Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

KR100329953B1 - A half-tone phase-shift photomask and blanks for the same - Google Patents

A half-tone phase-shift photomask and blanks for the same Download PDF

Info

Publication number
KR100329953B1
KR100329953B1 KR1020000064067A KR20000064067A KR100329953B1 KR 100329953 B1 KR100329953 B1 KR 100329953B1 KR 1020000064067 A KR1020000064067 A KR 1020000064067A KR 20000064067 A KR20000064067 A KR 20000064067A KR 100329953 B1 KR100329953 B1 KR 100329953B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chromium
film
layer
phase shift
transmittance
Prior art date
Application number
KR1020000064067A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
하시모또게이지
후지까와준지
모오리히로시
다까하시마사히로
미야시따히로유끼
이이무라유끼오
Original Assignee
기타지마 요시토시
다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
기타오카 다카시
미츠비시덴키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP8343493A external-priority patent/JP3312702B2/en
Priority claimed from JP17304293A external-priority patent/JP3229446B2/en
Application filed by 기타지마 요시토시, 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤, 기타오카 다카시, 미츠비시덴키 가부시키가이샤 filed Critical 기타지마 요시토시
Application granted granted Critical
Publication of KR100329953B1 publication Critical patent/KR100329953B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/32Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24851Intermediate layer is discontinuous or differential
    • Y10T428/24868Translucent outer layer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

PURPOSE: A halftone phase shift photomask and blanks for a halftone phase shift photomask are provided, to allow the transmittance and reflectivity to be controlled by the combination of layer thickness and to simplify the structure of the photomask and the blanks. CONSTITUTION: The halftone phase shift photomask comprises a transparent region and a semitransparent region comprising the chromium compound formed by physical vapor growth method on a transparent substrate. The transmittance of the semitransparent region is 3-35 % when the transmittance of the transparent region is defined as 100 %, and the semitransparent region shifts the phase of the exposing wavelength to the transparent region. Preferably the chromium compound comprises chromium, oxygen or chromium, oxygen, nitrogen or chromium, oxygen, carbon or chromium, oxygen, nitrogen, carbon; and the semitransparent region layer is a monolayer or a multilayer.

Description

하프톤 위상쉬프트 포토마스크, 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스{A HALF-TONE PHASE-SHIFT PHOTOMASK AND BLANKS FOR THE SAME}Halftone phase shift photomask, blank for halftone phase shift photomask {A HALF-TONE PHASE-SHIFT PHOTOMASK AND BLANKS FOR THE SAME}

본 발명은 LSI, 초LSI 등의 고밀도집적회로의 제조에 사용되는 포토마스크 및 그 포토마스크를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크에 관한 것으로, 특히 미세한 치수의 투영상이 얻어지는 하프톤(half-tone) 위상쉬프트 포토마스크 및 이 위상쉬프트 포토마스크를 제조하기 위한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to photomasks used in the manufacture of high density integrated circuits such as LSI and ultra-LSI, and photomask blanks for producing the photomasks. A shift photomask and a blank for a halftone phase shift photomask for producing this phase shift photomask.

IC, LSI, 초LSI 등의 반도체집적회로는 산화, CVD, 스퍼터링 등의 박막형성공정과, 실리콘 웨이퍼 등의 피가공기판상에 포토레지스트를 도포하고 포토마스크를 사용한 축소투영스텝퍼 등으로 원하는 패턴을 노광한 후 현상, 에칭을 하는 이른바 포토리소그래피공정이나 이온주입 등의 확산공정을 반복함으로써 제조되고 있다.Semiconductor integrated circuits such as IC, LSI, ultra LSI, etc. expose a desired pattern by thin film forming process such as oxidation, CVD, sputtering, photoresist on a substrate to be processed such as a silicon wafer, and a reduced projection stepper using a photomask. After that, it is manufactured by repeating a diffusion process such as a photolithography process or ion implantation which is developed and etched.

이와 같은 포토리소그래피공정으로 형성되는 포토레지스트패턴의 최소도형 크기는 반도체집적회로의 고속화, 고집적화에 따라 점점 미세화가 요구되고 있으며, 통상의 포토마스크를 사용한 축소투영스텝퍼노광방식으로는 해상한계로 되어 이 한계를 극복하는 기술로서 예를 들면 일본국 특개소58-173744호, 특공소62-59296호 공보 등에 나타나 있는 바와 같은 새로운 구조를 갖는 위상쉬프트 포토마스크 및 이 위상쉬프트 포토마스크를 사용한 위상쉬프트 노광법이 제안되어 있다. 이 위상쉬프트 노광법은 포토마스크상에 형성된 위상쉬프트패턴을 투과하는 노광광의 위상을 조작함으로써 해상력 및 초점심도를 향상시키는 기술이다.The minimum figure size of the photoresist pattern formed by such a photolithography process is required to be further miniaturized with high speed and high integration of semiconductor integrated circuits, and it is a resolution limit using a reduced projection stepper exposure method using a conventional photomask. As a technique for overcoming the limitation, for example, a phase shift photomask having a new structure as shown in Japanese Patent Laid-Open Nos. 58-173744 and 62-59296, and a phase shift exposure method using the phase shift photomask Is proposed. This phase shift exposure method is a technique of improving the resolution and the depth of focus by manipulating the phase of the exposure light passing through the phase shift pattern formed on the photomask.

위상쉬프트 포토마스크로는 여러가지 구성의 것이 제안되어 있는데, 그 중에서도 예를 들면 미국특허 제4,890,309호, 일본국 특개평4-136854호 공보 등에 나타나 있는 바와 같은 이른바 하프톤 위상쉬프트 포토마스크가 조기실용화의 관점에서 주목을 모아 일본국 특개평 5-2259호 공보, 일본국 특개평 5-127361호 공보 등과 같이 제조공정수의 감소에 의한 수율의 향상, 비용절감 등이 가능한 구성, 재료에 관하여 여러가지가 제안되어 있다.As the phase shift photomask, various configurations have been proposed. Among them, a so-called halftone phase shift photomask as shown in, for example, U.S. Patent No. 4,890,309 and Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 4-136854 has been proposed for early practical use. Attention has been drawn from the viewpoint, and various proposals have been made regarding constructions and materials that can improve yields and reduce costs by reducing the number of manufacturing processes, such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-2259 and Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 5-127361. It is.

여기에서 하프톤 위상쉬프트 포토마스크를 도면에 따라 간단하게 설명한다. 도 3은 하프트 위상쉬프트 리소그래피의 원리를 나타낸 도면, 도 4는 종래법을 나타낸 도면이다. 도 3(a) 및 도 4(a)는 포토마스크의 단면도, 도 3(b) 및 도 4(b)는 포토마스크상의 광의 진폭, 도 3(c) 및 도 4(c)는 웨이퍼상의 광의 진폭, 도 3(d) 및 도 4(d)는 웨이퍼상의 광강도를 각각 나타낸 것으로, 도면 중 101 및 201은 기판, 202는 100%차광막, 102는 입사광의 위상을 실질적으로 180˚어긋나게 하고 또 투과율이 1 내지 50%인 반투명막, 103 및 203은 입사광이다. 종래법에 있어서는 도 4(a)에 나타낸 바와 같이 석영유리 등으로 된 기판(201)상에 크롬 등으로 된 100%차광막(202)을 형성하고 원하는 패턴의 광투과부를 형성하고 있을 뿐이며, 웨이퍼상에서의 광강도분포는 도 4(d)에 나타낸 바와 같이 아래쪽이 넓어지게 되어 해상도가 저하되어 버린다. 한편, 하프톤 위상쉬프트 리소그래피에서는 반투명막(102)을 투과한 광이 그 개구부를 투과한 광과 실질적으로 180°위상차를 가지므로, 도 3(d)에 나타낸 바와 같이 웨이퍼상 패턴경계부에서의 광강도가 0이 되어 그 광강도 분포의 아래쪽이 넓어지는 것을 억제할 수 있으며, 따라서 해상도를 향상시킬 수 있다.Here, the halftone phase shift photomask will be briefly described with reference to the drawings. FIG. 3 shows the principle of half phase shift lithography, and FIG. 4 shows the conventional method. 3 (a) and 4 (a) are sectional views of the photomask, FIGS. 3 (b) and 4 (b) are the amplitudes of the light on the photomask, and FIGS. 3 (c) and 4 (c) are the light on the wafer. 3 (d) and 4 (d) show the light intensity on the wafer, respectively, wherein 101 and 201 are substrates, 202 is a 100% light shielding film, and 102 is substantially 180 degrees out of phase of incident light. The translucent films, 103 and 203 having a transmittance of 1 to 50% are incident light. In the conventional method, as shown in Fig. 4A, a 100% light shielding film 202 made of chromium or the like is formed on a substrate 201 made of quartz glass or the like, and a light transmitting portion having a desired pattern is formed. As shown in Fig. 4 (d), the light intensity distribution of the light becomes wider and the resolution is lowered. On the other hand, in halftone phase shift lithography, the light transmitted through the translucent film 102 has a phase difference of 180 ° substantially with the light transmitted through the opening, so that the light in the wafer-shaped pattern boundary portion as shown in FIG. It is possible to suppress the intensity from being zero and widening the lower part of the light intensity distribution, thereby improving the resolution.

이 하프톤 위상쉬프트 포토마스크는 투명기판상에 노광광에 대해 반투명한 영역과 투명한 영역을 적어도 구비하고, 이 반투명한 영역과 투명한 영역을 통과하는 광의 위상차가 실질적으로 180°가 되는 구성의 것으로서, 반도체소자의 홀, 도트, 스페이스, 라인 등에서 해상력이 상승하여 초점심도가 넓어지는 것이 나타나 있다. 이때 반투명막의 막두께를 d로 하고, 노광파장을 λ, 그 노광파장에서의 반투명막의 굴절율을 n으로 하면,This halftone phase shift photomask has at least a translucent region and a transparent region on the transparent substrate, and the phase difference between the light passing through the translucent region and the transparent region is substantially 180 degrees. It has been shown that the resolution increases in holes, dots, spaces, lines, and the like of the semiconductor device, thereby increasing the depth of focus. If the film thickness of the translucent film is d, the exposure wavelength is λ, and the refractive index of the translucent film at the exposure wavelength is n,

d - λ/{2(n - 1)}d-λ / {2 (n-1)}

의 관계를 충족시킬 때 가장 효과가 있다.It works best when you meet the relationship.

여기에서 주목할 점은 하프톤 이외의 타입인 위상쉬프트 포토마스크에서는 차광막과 위상쉬프터막이 다른 패턴이기 때문에 마스크패턴 제작을 위하여 최저 2회의 제판공정을 필요로 하는데 반해, 하프톤 위상쉬프트 포토마스크에서는 패턴이 1개이기 때문에 제판공정은 본질적으로 1회면 된다고 하는 점으로서, 이것이 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 큰 장점이 되고 있다.It should be noted that in the phase shift photomasks other than halftones, since the light shielding film and the phase shifter film are different patterns, at least two engraving processes are required to produce the mask pattern, whereas in the halftone phase shift photomask, Since it is only one, the plate making process is essentially one time, which is a great advantage of the halftone phase shift photomask.

그런데 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 반투명막(102)에는 위상 반전과 투과율 조정이라는 두 가지 기능이 요구된다. 이것을 실현하기 위한 막구성으로는 하나의 층에서 양쪽 기능을 담당하는 단층막과, 두 가지 기능을 별개의 층에서 담당하는 다층막을 생각할 수 있다. 전자의 경우 제판공정은 1회로 되어 상술한 하프톤 위상쉬프트 리소그래피의 장점을 살릴 수 있으나, 후자의 경우, 예를 들면 위상반전을 하는 층으로서 도포유리(SOG)로 된 위상쉬프터층을, 투과율 조정을 하는 층으로서 크롬차광층을 사용한 경우 등에서 명확히 알 수 있는 바와 같이 동일한 패턴을 형성하는 경우에 있어서도 재질의 차이로 2회의 제판공정을 거치지 않으면 안되기 때문에 비용의 상승, 수율의 저하를 초래하고 있었다. 그래서 반투명막(102)으로는 단층구조로 하거나 또는 다층구조로 하는 경우라도 제판공정을 1회로 할 수 있는 위상쉬프터층 재료, 차광층 재료의 조합이 필요하였다.However, the semi-transparent film 102 of the halftone phase shift photomask requires two functions of phase inversion and transmittance adjustment. As the film structure for realizing this, a single layer film serving both functions in one layer and a multilayer film serving two functions in separate layers can be considered. In the former case, the plate making process is performed in one time to take advantage of the above-described halftone phase shift lithography. In the latter case, for example, the phase shifter layer made of coated glass (SOG) is used as the phase inversion layer. As apparent from the case where a chromium light shielding layer is used as the layer to form the same pattern, even when the same pattern is formed, it is necessary to go through two plate making processes due to the difference in materials, resulting in an increase in cost and a decrease in yield. Therefore, the semi-transparent film 102 requires a combination of a phase shifter layer material and a light shielding layer material that can perform a single plate making process even in a single layer structure or a multilayer structure.

그러나 이와 같은 조건을 충족시키면서 포토마스크의 제작공정면에서 실질상 문제없이 가능한 반투명막 재료는 알려져 있지 않아 재료선정이 매우 어렵다고 하는 문제가 있었다. 단지 일본국 특개평5-127361호 공보에서 제안되어 있는 크롬화합물을 주체로 하는 막이 상술한 조건을 충족시킬 가능성은 있었다. 그러나 크롬화합물은 그 조성에 따라 광학특성이 크게 변하여 실질상 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 반투명막으로 사용할 수 없는 경우도 많았다.However, there is a problem that the material selection is very difficult because the semi-transparent film material that meets such conditions and is practically without problem in terms of the manufacturing process of the photomask is not known. Only a membrane mainly composed of a chromium compound proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-127361 could satisfy the above-described conditions. However, in many cases, the chromium compound can not be used as a semi-transparent film of the halftone phase shift photomask because the optical properties are greatly changed depending on the composition.

본 제1발명은 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 구조가 간단하여 제판공정을 단축할 수 있어 비용절감, 수율의 향상을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 크롬 포토마스크의 제조라인 대부분을 그대로 사용할 수 있는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 이 위상쉬프트 포토마스크를 제조하기 위한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스를 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of such a situation. The purpose of the present invention is to provide a simple structure, which can shorten the plate making process, thereby achieving cost reduction and improvement in yield, as well as most conventional manufacturing lines of chromium photomasks. The present invention provides a halftone phase shift photomask and a blank for a halftone phase shift photomask for producing the phase shift photomask.

한편, 이와 같은 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 구조로는 도 17과 같은 구조가 제안되어 있다. 도면 중 501은 석영기판, 502는 크롬박막을 나타내는 것으로, 크롬박막(502)이 반투명한 영역을 형성하고, 크롬박막(502)이 없는 영역이 투명한 영역을 형성하고 있다. 이와 같은 구조의 마스크에 있어서는 통상공정과 같은 가공, 검사, 세정은 가능하나, 결합의 수정이 어렵다고 하는 문제가 발생한다.On the other hand, as the structure of such a halftone phase shift photomask, the structure shown in FIG. 17 is proposed. In the figure, reference numeral 501 denotes a quartz substrate, and 502 denotes a chromium thin film. The chromium thin film 502 forms a translucent region, and a region in which the chromium thin film 502 does not exist forms a transparent region. In the mask having such a structure, processing, inspection, and cleaning as in the normal process are possible, but a problem arises in that it is difficult to correct the bonding.

또한 통상의 수정공정에서의 수정가능한 구조로는 금속산화물의 단층막을 생각할 수 있다. 금속산화물의 일예로서 도 18에 산화크롬의 200nm~800nm의 분광투과율을 나타낸다. 이 막의 막두께(d)는 초고압수은등의 i선(365nm)의 노광파장에 있어서 d = λ/{2(n - 1)}을 충족시키도록 조정되어 있다. 도 18에서도 명확히 나타난 바와 같이 이 노광파장에서의 투과율은 매우 낮으나, 검사 등에 사용하는 가시영역의 장파장의 투과율은 높은 것을 알 수 있다.In addition, a single layer film of a metal oxide can be considered as a structure that can be modified in a general modification process. As an example of a metal oxide, the spectral transmittance of 200 nm-800 nm of chromium oxide is shown in FIG. The film thickness d of this film is adjusted so as to satisfy d = λ / {2 (n−1)} in the exposure wavelength of i-line (365 nm) of ultra-high pressure mercury lamp. As clearly shown in Fig. 18, the transmittance at the exposure wavelength is very low, but the transmittance at the long wavelength in the visible region used for inspection and the like is high.

상기와 같이 금속산화물의 단층 위상쉬프터에 있어서는 노광파장에서의 투과율 조절은 가능하나, 장파장측에서의 투과율이 상승되어 버린다. 장파장측, 특히 초고압수은등의 e선(546nm)은 포토마스크의 검사, 치수측정에 사용되고 있으나, 이와 같은 금속산화물의 단층 위상쉬프터를 갖는 마스크를 검사하는 경우, e선에서의 투과율이 30%를 초과하면 투과부와 반투명부의 콘트라스트가 저하되기 때문에 검사, 치수측정을 할 수 없다고 하는 문제가 발생하고 있었다.As described above, in the single-layer phase shifter of the metal oxide, the transmittance at the exposure wavelength can be adjusted, but the transmittance at the long wavelength side is increased. The long-wavelength side, especially the ultra-high pressure mercury lamp, e-line (546 nm) is used for inspection and dimensional measurement of photomasks, but when inspecting a mask having such a single layer phase shifter of metal oxide, the transmittance in the e-ray exceeds 30%. When the contrast of the transmissive part and the semi-transparent part is lowered, a problem arises in that inspection and dimensional measurement cannot be performed.

또한 이와 같은 금속산화물은 도전성이 없어 전자선노광시에 충전(charge up)되어 레지스트패턴의 위치가 어긋난다고 하는 문제도 발생하고 있었다.In addition, such a metal oxide is not conductive and has a problem in that it is charged during electron beam exposure and the position of the resist pattern is shifted.

또 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 투과율은 전사조건, 사용메이커에 따라 달라서 여러가지 투과율이 요구되고 있다. 막형성조건에 따라 위상차를 변경시키지 않고 투과율만이 변화되도록 굴절율, 소쇠계수(消衰係數: extinction coefficient)를 제어하는 것은 어렵다고 하는 문제도 발생하고 있었다.The transmittance of the halftone phase shift photomask varies depending on the transfer condition and the manufacturer to be used, and various transmittances are required. There has also been a problem that it is difficult to control the refractive index and extinction coefficient so that the transmittance is changed without changing the phase difference depending on the film formation conditions.

본 제2발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 하프톤 위상쉬프트 포토마스크에 있어서,The present invention has been made in view of the above problems, and the object thereof is to provide a halftone phase shift photomask.

① 검사 등에 사용하는 가시 초파장측에서의 투과율을 억제해서 투과부와 반투명부의 콘트라스트 저하를 방지하여 검사, 측정을 용이하게 하는 것,(1) To suppress the transmittance at the visible ultra-wavelength side used for inspection, to prevent the decrease in the contrast of the transmissive portion and the translucent portion, to facilitate inspection and measurement;

② 위상쉬프터막에 도전성을 갖게 하여 충전(charge up)을 방지하는 것,② to prevent charge up by making the phase shifter film conductive;

③ 노광파장의 위상차를 180˚로 유지한 채 투과율 제어를 용이하게 하는 것,(3) facilitating transmittance control while maintaining the phase difference of the exposure wavelength at 180 °;

④ 표리면의 반사율을 제어하는 것,④ controlling the reflectance of front and back,

⑤ 각 층의 막조성을 동일하게 유지한 채 각 층의 막두께를 조정함으로써 적어도 다른 2노광광에 대해 최적다층구조를 각각 실현할 수 있는 것이다.5. By adjusting the film thickness of each layer while maintaining the same film composition of each layer, an optimum multi-layer structure can be realized for at least two different exposure lights.

또한 본 발명에 관한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 종래의 일예로서 일본국 특개평4-136854호 공보 중 일예를 도 23의 단면도에 나타낸다. 이 포토마스크는 유리기판(411)상에 흡광재를 첨가한 도포유리(SOG)로 된 반투명막(412)패턴이 설치되어 있다.23 shows one example of Japanese Patent Laid-Open No. 4-136854 as a conventional example of the halftone phase shift photomask according to the present invention. This photomask is provided with a semitransparent film 412 pattern made of coated glass (SOG) on which a light absorbing material is added on a glass substrate 411.

그러나 일반적으로 도포유리는 통상의 포토마스크로 사용되는 스퍼터링 등의 물리적 기상성장법(PVD)으로 형성한 막에 비해 기판과의 부착강도가 낮아 통상의 포토마스크 가공시에 일반적으로 행해지고 있는 브러시세정, 고압수세정, 초음파세정 등의 물리적 세정에 따라서는 막이 벗겨지거나 크랙이 발생하기도 하기 때문에 충분히 깨끗한 세정을 하는 것이 어려웠다.In general, however, the coated glass has a lower adhesion strength with the substrate than the film formed by physical vapor deposition (PVD), such as sputtering, which is used as a conventional photomask. Physical cleaning such as high-pressure water washing and ultrasonic cleaning may cause peeling or cracking of the membrane, which makes it difficult to clean sufficiently.

또한 일반적으로 도포유리는 노광파장 365nm(i선)에서의 굴절율이 1.4~1.5정도로 작아 180˚위상쉬프트를 위해서는 두께가 365nm~456nm정도만큼 필요하므로 통상의 포토마스크의 크롬이나 몰리브덴 실리사이드를 주체로 하는 차광막의 막두께 60nm~130nm정도에 비해 두껍기 때문에 그 에칭가공정밀도가 나빠져서 수직인 가공단면을 얻기 어렵다고 하는 결점이 있었다.In general, the coated glass has a refractive index of 365 nm (i-ray) at an exposure wavelength of about 1.4 to 1.5, and a thickness of about 365 nm to 456 nm is required for 180 ° phase shift, so that chromium or molybdenum silicide of a conventional photomask is mainly used. Since the thickness of the light shielding film is thick compared to about 60 nm to 130 nm, there is a drawback that the etching becomes poor in process density and it is difficult to obtain a vertical processing cross section.

본 제3발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 통상적으로 포토마스크 세정에 사용되고 있는 물리적 세정을 그대로 응용할 수 있으며, 또 고정밀도이고 수직인 가공단면을 갖는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 이를 위한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스를 제공하는 것이다.The third aspect of the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and its purpose is to apply the physical cleaning generally used for photomask cleaning as it is, and to have a high-precision and vertical processing cross-section, halftone phase shift. It is to provide a photomask and a blank for a halftone phase shift photomask therefor.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 제1목적은 구조가 간단하여 제판공정을 단축할 수 있어 비용절감, 수율의 향상을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 크롬 포토마스크의 제조라인 대부분을 그대로 사용할 수 있는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 이 위상쉬프트 포토마스크를 제조하기 위한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스를 제공하는 것이다.As described above, the first object of the present invention is a simple structure, which can shorten the plate making process, thereby achieving cost reduction and improvement in yield, and also using a half of a conventional chrome photomask manufacturing line as it is. The present invention provides a tone phase shift photomask and a blank for a halftone phase shift photomask for producing the phase shift photomask.

본 발명의 제2목적은 하프톤 위상쉬프트 포토마스크에 있어서,A second object of the present invention is a halftone phase shift photomask,

① 검사 등에 사용하는 가시 초파장측에서의 투과율을 억제해서 투과부와 반투명부의 콘트라스트 저하를 방지하여 검사, 측정을 용이하게 하는 것,(1) To suppress the transmittance at the visible ultra-wavelength side used for inspection, to prevent the decrease in the contrast of the transmissive portion and the translucent portion, to facilitate inspection and measurement;

② 위상쉬프터막에 도전성을 갖게 하여 충전을 방지하는 것,② to prevent charge by making the phase shifter film conductive;

③ 노광파장의 위상차를 180˚로 유지한 채 투과율제어를 용이하게 하는 것,③ facilitating transmittance control while maintaining the phase difference of exposure wavelength at 180 °;

④ 표리면의 반사율을 제어하는 것,④ controlling the reflectance of front and back,

⑤ 각 층의 막조성을 동일하게 유지한 채 각 층의 막두께를 조정함으로써 적어도 다른 2노광광에 대해 최적다층구조를 각각 실현 할 수 있는 것이다.⑤ By adjusting the film thickness of each layer while maintaining the same film composition of each layer, an optimal multi-layer structure can be realized for at least two different exposure lights.

본 발명의 제3목적은 통상적으로 포토마스크 세정에 사용되고 있는 물리적 세정을 그대로 응용할 수 있으며, 또 고정밀도이고 수직인 가공단면을 갖는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 이를 위한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스를 제공하는 것이다.The third object of the present invention is to apply the physical cleaning generally used for photomask cleaning as it is, and to have a halftone phase shift photomask having a high precision and vertical processing cross section and a blank for halftone phase shift photomask therefor. To provide.

도 1은 본 제1발명의 실시예 1의 단층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 제조공정을 설명하기 위한 도면,1 is a view for explaining the manufacturing process of the single-layer halftone phase shift photomask of Example 1 of the present invention;

도 2는 실시예 2의 다층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 제조공정을 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining a manufacturing process of the multilayer halftone phase shift photomask of Example 2;

도 3은 하프톤 위상쉬프트 리소그래피의 원리를 나타낸 도면,3 illustrates the principle of halftone phase shift lithography,

도 4는 종래법의 원리를 나타낸 도면,4 is a view showing the principle of the conventional method,

도 5는 탄산가스/질소가스의 유량비를 변화시켜 형성한 크롬화합물막이 위상반전하는 막두께를 가질 때의 i선 투과율을 나타낸 도면,FIG. 5 is a diagram showing i-ray transmittance when a chromium compound film formed by varying a flow rate ratio of carbon dioxide gas / nitrogen gas has a film thickness of reversing phase;

도 6은 도 5의 막의 X선광전자분광법에 의한 조성분석결과를 나타낸 도면,FIG. 6 is a diagram illustrating a composition analysis result by X-ray photoelectron spectroscopy of the film of FIG. 5;

도 7은 산소원가스의 차이에 따라 약품침지에 의한 막감소량이 다른 상태를 나타낸 도면,7 is a view showing a state in which the film reduction amount by the chemical immersion according to the difference of the oxygen source gas,

도 8은 산소가스/질소가스의 유량비를 변화시켜 형성한 크롬화합물막의 X선광전자분광법에 의한 조성분석결과를 나타낸 도면,8 is a view showing the composition analysis result by X-ray photoelectron spectroscopy of the chromium compound film formed by changing the flow rate ratio of oxygen gas / nitrogen gas;

도 9는 X선광전자분광법으로 구한 조성의 깊이방향의 프로필을 나타낸 도면,9 is a view showing a profile in the depth direction of a composition determined by X-ray photoelectron spectroscopy;

도 10은 본 제2발명의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 한 형태를 모식적으로 나타낸 단면도,10 is a cross-sectional view schematically showing one form of a halftone phase shift photomask of the second invention;

도 11은 다른 형태를 모식적으로 나타낸 단면도,11 is a sectional view schematically showing another embodiment;

도 12는 또다른 형태를 모식적으로 나타낸 단면도,12 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment;

도 13은 본 제2발명의 질화크롬, 산화크롬의 2층막의 분광투과율을 나타낸 도면,FIG. 13 is a diagram showing the spectral transmittances of a chromium nitride and chromium oxide two-layer film of the present invention;

도 14는 질화크롬의 분광투과율을 나타낸 도면,14 shows the spectral transmittance of chromium nitride;

도 15는 도 12의 층구성인 경우의 차광층 막두께에 대한 i선 투과율변화를 나타낸 도면,FIG. 15 is a view showing i-ray transmittance change with respect to the light shielding layer film thickness in the case of the layer structure of FIG. 12; FIG.

도 16은 도 12의 층구성인 경우의 입사측층 막두께에 대한 i선 반사율변화를 나타낸 도면,16 is a view showing i-ray reflectance change with respect to the incident side layer film thickness in the case of the layer structure of FIG.

도 17은 종래의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 구조를 나타낸 단면도,17 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional halftone phase shift photomask;

도 18은 산화크롬의 분광투과율을 나타낸 도면,18 shows the spectral transmittance of chromium oxide;

도 19는 본 제3발명의 일실시예의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크를 모식적으로 나타낸 단면도,19 is a cross-sectional view schematically showing a halftone phase shift photomask of an embodiment of the third invention of the present invention;

도 20은 도 19의 실시예의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 반차광층영역에 있어서의 광의 분광투과율을 나타낸 도면,20 is a diagram showing a spectral transmittance of light in a semi-shielding layer region of the halftone phase shift photomask of the embodiment of FIG. 19;

도 21은 도 19의 실시예의 제조방법을 설명하기 위한 단면도,FIG. 21 is a sectional view for explaining a manufacturing method of the embodiment of FIG. 19; FIG.

도 22는 다른 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 블랭크스의 실시예의 단면도,22 is a cross-sectional view of an embodiment of another halftone phase shift photomask blank;

도 23은 종래의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 일예의 단면도이다.Fig. 23 is a sectional view of an example of a conventional halftone phase shift photomask.

본 제1발명은 상기 문제를 감안하여 실용적이고 정밀도가 좋으며, 또 제조가 용이한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크를 개발하기 위해 연구한 결과, 어느 조성범위의 크롬화합물을 주체로 하는 막을 포함하는 구조로 함으로써 위상 반전과 투과율 조정을 함께 하는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 반투명막을 단층 또는 1회의 제판공정으로 패터닝이 가능한 다층막으로 할 수 있는 것을 발견하고 이러한 사실에 의거하여 본 발명을 완성한 것이다.In view of the above problems, the present invention has been studied to develop a practical, high precision, and easy to manufacture halftone phase shift photomask. As a result, the first invention has a structure including a film mainly composed of chromium compounds in a certain composition range. Thus, the present inventors have found that the semi-transparent film of the halftone phase shift photomask which combines phase inversion and transmittance adjustment can be formed into a single layer or a multilayer film that can be patterned by one plate making process.

즉, 본 제1발명은 투명기판과, 이 위에 설치되는 조성범위를 한정한 크롬화합물을 주체로 하는 층의 단층막 또는 이 층을 포함하는 다층막으로 구성된 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스와, 이 블랭크스의 반투명막을 패터닝함으로써 얻어지는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크에 관한 것이다.That is, the first invention relates to a blank for halftone phase shift photomask composed of a transparent substrate, a monolayer film mainly composed of a chromium compound having a limited composition range provided thereon, or a multilayer film comprising the layer, and A halftone phase shift photomask obtained by patterning a semitransparent film of blanks.

하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 반투명막으로서 요구되는 특성으로 이미 상술한 바와 같이 노광광의 위상을 반전하는 특성과 투과율을 조정하는 특성이 있는데, 이들 특성은 반투명막을 구성하는 물질(다층인 경우는 각 층을 구성하는 각 물질)의 복소굴절율(굴절율과 소쇠계수)과 막두께에 의해 결정된다. 반투명막을 예를 들면 M. Born, E. Wolf저 「Principles of Optics」P.628~P.632에 나타나는 흡수막으로 취급하면 다중간섭을 무시할 수 있으므로 수직투과광의 위상변화 Φ는 이하와 같이 계산된다.The characteristics required as the semi-transparent film of the halftone phase shift photomask include the characteristics of reversing the phase of the exposure light and adjusting the transmittance as described above. These characteristics are the materials constituting the semi-transparent film (in the case of multiple layers, each layer). Is determined by the complex refractive index (refractive index and extinction coefficient) and the film thickness of each material constituting When the translucent film is treated as an absorption film shown in, for example, M. Born, E. Wolf, Principles of Optics, P. 628 to P. 632, multi-interference can be ignored, so the phase change Φ of vertically transmitted light is calculated as follows. .

여기에서 Φ는 기판상에 (m - 2)층의 다층막이 구성되어 있는 포토마스크를 수직으로 투과하는 광이 받는 위상변화이고, χk,k+1은 k번째 층과 (k + 1)번째층과의 계면에서 일어나는 위상변화, uk, dk는 각각 k번째층을 구성하는 재료의 굴절율과 막두께, λ는 노광광의 파장이다. 단, k = 1인 층은 기판, k = m인 층은 공기로 한다.Where Φ is the phase change received by the light vertically transmitted through the photomask in which the multilayer film of (m-2) layer is formed on the substrate, and χ k, k + 1 is the kth and (k + 1) th Phase changes, u k and d k , which occur at the interface with the layer, are the refractive index and the film thickness of the material constituting the k-th layer, respectively, and? Is the wavelength of the exposure light. However, the layer whose k = 1 is a board | substrate, and the layer whose k = m is air.

일반적으로 하프톤 위상쉬프트 포토마스크는 노광광에 대해 1 내지 50% 투과율로 되는 것이 필요한데, 상술한 식(1)의 계산으로 구한 막두께로 투명기판상에 형성한 반투명막이 이 범위의 투과율을 나타내면 그대로 단층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용으로 사용할 수 있다. 또한 투과율이 이 허용범위보다도 높은 쪽으로 벗어나 있는 경우(노광광을 더 많이 투과하는 경우)는 이 반투명막 외에 투과율을 조정하는 금속크롬박막 등으로 된 차광층을 설치하고 적층구조로 함으로써 상기 다층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 형태로 투과율을 상기 범위내로 할 수 있다.In general, the halftone phase shift photomask needs to have a transmittance of 1 to 50% with respect to the exposure light. When the translucent film formed on the transparent substrate at the film thickness calculated by the above formula (1) shows the transmittance within this range, It can be used for a single layer halftone phase shift photomask as it is. In the case where the transmittance deviates from a higher side than this allowable range (in case of transmitting more exposure light), in addition to the translucent film, a light shielding layer made of a metal chromium thin film or the like for adjusting the transmittance is provided and laminated to form a multilayer structure. The transmittance can be in the above range in the form of a phase shift photomask.

본 제1발명의 크롬화합물을 주체로 하는 막의 특징 중 한가지는 상술한 차광층으로서, 예를 들면 금속크롬을 주체로 하는 막을 사용하면 후술한 실시예에 나타낸 바와 같이 제판 1회만으로 반투명막을 패터닝할 수 있어 공정수를 줄여 비용절감, 수율의 향상을 달성할 수 있다. 물론 다른 조성의 크롬화합물을 주체로 하는 막을 2층 이상 적층함으로써 투과율조정·위상반전을 할 수도 있으며, 또한 이때 각 층의 조성은 반드시 계면을 가지고 불연속적으로 변화를 할 필요는 없고 실질적으로 계면을 갖지 않고 연속적으로 조성변화를 하게 하는 것도 가능하다. 단, 이 경우 위상변화량은 상술한 식(1)의 시뮬레이션에서 약간 벗어나게 된다. 또한 하나의 층은 반드시 막두께방향으로 균일한 재료일 필요는 없고 조성·구조 등에 분포가 있어도 된다. 또한 크롬화합물을 주체로 하는 막 또는 그와 같은 막과 금속크롬을 주체로 하는 막을 2층 이상 적층하여 반투명막을 구성하는 경우, 그들의 조성, 조직구조, 막형성조건을 서로 다르게 함으로써 투과율 스텍트럼분포를 조정하거나 에칭가공성을 향상시키는 것이 가능해진다.One of the characteristics of the film mainly composed of the chromium compound of the present invention is the light shielding layer described above. For example, when a film mainly composed of metal chromium is used, the translucent film can be patterned only once by plate making, as shown in the following examples. In this way, the number of processes can be reduced, resulting in cost reduction and improved yield. Of course, two or more layers of films composed mainly of chromium compounds having different compositions may be laminated to perform transmittance adjustment and phase inversion.In addition, the composition of each layer does not necessarily have an interface and does not need to be discontinuously changed. It is also possible to make the composition change continuously without having. In this case, however, the amount of phase change slightly deviates from the simulation of the above equation (1). In addition, one layer does not necessarily need to be a uniform material in the film thickness direction, but may be distributed in composition, structure, and the like. In the case where a semitransparent film is formed by stacking two or more layers mainly composed of chromium compounds or such films and metal chromium, the transmittance spectrum distribution is adjusted by varying their composition, structure, and film forming conditions. In addition, the etching processability can be improved.

본 제1발명의 크롬화합물이란 산화크롬, 산화탄화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화질화크롬 및 아르곤을 함유하는 이들의 화합물로서, 이들을 주체로 하는 막은 그 조성에 따라 광학특성이 크게 다른 것을 알 수 있으며, 또 조성을 변경하여 형성한 막의 굴절율과 소쇠계수를 측정하고 상술한 대로의 위상을 반전하는 막두께에서의 투과율을 측정한 바, 단층 또는 다층의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 반투명층으로서 양호하게 사용할 수 있는 조성범위가 있음을 알 수 있었다. 이하에 이 조성범위를 판정함에 있어서의 근거를 구체적으로 설명한다.The chromium compound of the present invention is a compound containing chromium oxide, chromium oxide chromium, chromium oxynitride, chromium oxynitride, and argon, and it can be seen that the film mainly composed of them differs greatly in optical properties depending on its composition. In addition, the refractive index and extinction coefficient of the film formed by changing the composition were measured, and the transmittance at the film thickness inverting the phase as described above was measured. As a result, it was satisfactorily used as a semitransparent layer of a single layer or a multilayer halftone phase shift photomask. It was found that there is a composition range that can be used. Below, the basis for determining this composition range is demonstrated concretely.

상기 크롬화합물을 주체로 하는 층은 진공증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법 등의 통상의 박막형성법에 의해 투명기판상에 막이 형성된다. 예를 들면 제조법의 일예인 스퍼터링법의 경우, 금속크롬타겟의 반응성 스퍼터링법으로 막을 형성하는 것이 가능하다. 이때 타겟표면, 기판표면 또는 스퍼터공간 내에서의 반응에 의해 막 안으로 넣어져 크롬화합물을 형성하는 원소를 공급할 수 있는 반응성가스와 필요에 따라 상용 스퍼터가스를 혼합하여 기판상에 크롬화합물을 형성한다. 물론 반응성가스, 스퍼터가스 모두 복수가스의 혼합가스로 할 수도 있다. 이 방법은 통상의 크롬 포토마스크의 블랭크스 제작에 사용하고 있는 스퍼터장치를 그대로 사용할 수 있는 점이 큰 이점으로 되고 있다. 여기에서 가스의 종류, 혼합비를 변경함으로써 여러가지 조성의 크롬화합물을 막형성할 수 있다.In the layer mainly composed of the chromium compound, a film is formed on the transparent substrate by a conventional thin film formation method such as vacuum deposition, sputtering, ion plating, or the like. For example, in the case of the sputtering method which is an example of a manufacturing method, it is possible to form a film by the reactive sputtering method of a metal chromium target. In this case, a chromium compound is formed on a substrate by mixing a reactive gas capable of supplying an element that forms a chromium compound by reacting in a target surface, a substrate surface, or a sputter space, and supplies a chromium compound. Of course, both reactive gas and sputter gas can also be mixed gas of multiple gases. This method is advantageous in that the sputtering apparatus used for producing blanks of ordinary chromium photomasks can be used as it is. Here, the chromium compound of various compositions can be formed into a film by changing the kind and mixing ratio of gas.

이와 같은 막형성법으로는 일반적으로 반응성가스로서 산소, 이산화탄소, 일산화탄소, 수증기, 질소산화물, 아산화질소가스 등의 산소원이 될 수 있는 가스 중 1종 또는 2종 이상의 혼합가스와 필요에 따라 아르곤, 질소, 네온, 헬륨, 크세논 등의 상용 스퍼터가스 중 1종 또는 2종 이상의 혼합가스를 사용한다. 그래서 일예로서 산소원으로 탄산가스를, 스퍼터가스로 질소가스를 사용하여 잘 세정한 실리콘 웨이퍼상에 탄산가스/질소가스의 유량비를 변화시켜 형성한 막의 굴절율, 소쇠계수를 시판되고 있는 분광에립소미터로 측정하고 노광파장을 초고압수은등 i선(365nm), 기판을 합성석영으로 하여 노광광의 위상을 180˚어긋나게 할 때의 막두께를 계산하고 포토마스크용 기판상에 그 막두께만큼 형성한 막의 투과율을 구한 결과를 도 5에 나타낸다. 여기에서 막형성장치는 통상의 플레이너형 직류마그네트론 스퍼터링 장치이고, 막형성조건은 가스압 3.0mTorr, 가스유량은 탄산가스와 질소가스를 합해 100sccm, 스퍼터전류밀도는 0.01A/cm2이다. 이 도 5에서 알 수 있는 바와 같이 투과율과의 관계에서 탄산가스유량의 비율이 수%보다 많은 영역에서 형성된 것이 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 반투명막으로 양호하게 사용될 수 있다.As such a film forming method, as a reactive gas, one or two or more kinds of mixed gases, which may be oxygen sources such as oxygen, carbon dioxide, carbon monoxide, water vapor, nitrogen oxides, and nitrous oxide gas, and argon, nitrogen, if necessary One or two or more mixed gases of commercial sputter gases, such as neon, helium, and xenon, are used. Thus, as an example, a commercially available spectral ellipsometer for refractive index and extinction coefficient of a film formed by varying the flow rate ratio of carbon dioxide gas / nitrogen gas on a well-cleaned silicon wafer using carbon dioxide gas as an oxygen source and nitrogen gas as a sputter gas. Calculate the film thickness when the exposure wavelength is i-line (365 nm) of ultra-high pressure mercury lamp and the substrate is made of synthetic quartz to shift the phase of exposure light by 180 °, and the transmittance of the film formed on the photomask substrate by the film thickness is measured. The obtained result is shown in FIG. Herein, the film forming apparatus is a conventional planar DC magnetron sputtering apparatus, the film forming conditions are gas pressure of 3.0 mTorr, gas flow rate is 100 sccm combined with carbon dioxide gas and nitrogen gas, the sputter current density is 0.01A / cm 2 . As can be seen from Fig. 5, in the relationship with the transmittance, a carbon dioxide gas flow rate formed in an area of more than a few percent can be suitably used as a semitransparent film for a halftone phase shift photomask.

또한 이들 실리콘 웨이퍼상에 형성된 탄산가스/질소가스비가 0/100, 10/90, 20/80, 70/30, 100/0인 막의 X선광전자분광법(XPS)에 의한 크롬, 산소, 탄소, 질소원자의 조성비와 탄산가스/질소가스 유량비와의 관계를 구한 결과를 도 6에 나타낸다. 여기에서 크롬원자를 100으로 했을 때의 산소, 탄소, 질소원자의 존재수를 나타내고 있다. 또한 X선광분자분광법에 의한 조성분석은 후기의 조건으로 하고 있다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이 탄산가스/질소가스 유량비와 막조성 사이의 관계에는 도면 중 점 a로 나타낸 바와 같이 명확한 변곡점이 있다. 즉, 점 a보다도 탄산가스 유량비가 작은 영역에서는 조성은 유량비에 크게 의존하여 탄산가스유량을 0에서 20%로 증가시킴에 따라 크롬량을 100으로 했을 때의 산소원자수는 약 50에서 약 200 이상으로, 질소원자수는 100 이상에서 20 이하로 급격히 변하고 있다. 이들 산소원자와 질소원자는 서로 보완하는 관계로 되어 있고 양자 합계해서 크롬원자 100에 대하여 항상 200~300 정도로 되어 있다. 한편, 탄소원자수는 총량으로는 그다지 큰 변화는 보이지 않는다. 여기에서 도 5와 도 6을 비교함으로써 크롬원자, 산소원자, 질소원자의 조성범위가 명확해진다.In addition, chromium, oxygen, carbon, nitrogen by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of films having carbon dioxide / nitrogen gas ratios of 0/100, 10/90, 20/80, 70/30, 100/0 formed on these silicon wafers The result of having calculated | required the relationship between the composition ratio of an atom and the carbon dioxide gas / nitrogen gas flow ratio is shown in FIG. Here, the number of oxygen, carbon and nitrogen atoms present when the chromium atom is 100 is shown. In addition, the compositional analysis by X-ray light molecular spectroscopy is made into the latter condition. As can be seen from FIG. 6, the relationship between the carbon dioxide / nitrogen gas flow rate ratio and the film composition has a clear inflection point as indicated by point a in the figure. That is, in the region where the carbon dioxide gas flow rate is smaller than the point a, the composition depends largely on the flow rate, and the carbon atom flow rate increases from 0 to 20% as the amount of chromium is 100 to about 200 or more. As a result, the number of nitrogen atoms is rapidly changing from 100 or more to 20 or less. These oxygen atoms and nitrogen atoms are complementary to each other, and both of them are always about 200 to 300 with respect to the chromium atom 100. On the other hand, carbon atoms do not change much in the total amount. 5 and 6, the composition ranges of the chromium atom, the oxygen atom, and the nitrogen atom are clear.

같은 막형성을 스퍼터가스로서 일반적인 아르곤 대신에 탄산가스/아르곤가스계로 한 결과, 상술한 탄산가스/질소가스계와 같은 결과가 얻어졌다. 따라서 크롬원자, 산소원자, 아르곤원자에 대해서도 상기와 같은 조성범위가 하프톤 위상쉬프트 포토마스크로서 유효한 범위임을 알 수 있다.As a result of forming the same film as the carbon dioxide gas / argon gas system instead of general argon as the sputter gas, the same result as the carbon dioxide gas / nitrogen gas system described above was obtained. Therefore, it can be seen that the composition range as described above for the chromium atom, the oxygen atom, and the argon atom is an effective range as a halftone phase shift photomask.

다음에 탄소원자의 역할에 대해 조사하기 위하여 산소원으로서 탄산가스 대신에 산소가스를 사용한 산소가스/아르곤가스계에서 같은 막형성을 하였다.Next, in order to investigate the role of carbon atoms, the same film formation was performed in an oxygen gas / argon gas system using oxygen gas instead of carbon dioxide gas as an oxygen source.

이때에도 상술한 바와 같은 결과가 얻어졌으나, 막의 내약품성이 탄산가스/질소가스계 및 탄산가스/아르곤가스계에서의 막에 비해 뒤떨어진다는 결과가 얻어졌다. 예를 들면 포토마스크의 세정에 사용되는 80℃로 가열한 농황산 : 농질산 = 10 : 1(체적)의 혼합산에 30분간 침지한 후의 막감소량을 도 7에 나타낸다.At this time, the same results as described above were obtained, but the chemical resistance of the film was inferior to that of the film in the carbon dioxide / nitrogen gas and carbon dioxide / argon gas systems. For example, the film reduction amount after immersion for 30 minutes in mixed acid of concentrated sulfuric acid: concentrated nitric acid = 10: 1 (volume) heated to 80 degreeC used for washing | cleaning a photomask is shown in FIG.

이것으로 탄산가스를 사용하여 형성한 막이 산소가스를 사용하여 형성한 막에 비하여 세정에 사용하는 혼합산에 대한 내성이 좋음을 알 수 있다. 그리고 이 성질은 마스크공정시에 사용되는 다른 약품(산, 알칼리, 유기용제 등)에 대해서도 마찬가지이다. 또한 좀더 확실히 하기 위해 부언하는데, 내산성이 뒤떨어져 있으나, 도 7에 나타난 산소가스/아르곤가스계에서 형성된 막은 하프톤 위상쉬프트 포토마스크로서 실용에 이용될 수 있는 것이다. 또한 도 8에 산소가스/아르곤가스계에서 형성한 막의 X선광전자분광법으로 구한 조성을 나타낸다. 도 8과 도 6을 비교하면 막 중에 포함되는 탄소량이 다른 것을 알 수 있다. 이것에 의해 상술한 약품내성의 강도는 탄소원자가 함유되는 것에 의한 것이라고 생각된다. 또한 탄소원자의 정량분석은 일반적으로 어렵고 또 도 6과 도 8에 있어서 탄소원이 되는 가스를적극적으로 도입하고 있지 않을 때에도 막 중에 탄소원자가 확인되는 것으로 이들 결과에는 어느 정도의 백 그라운드(back ground)가 겹쳐 있다고 생각된다.This shows that the film formed using carbon dioxide gas has better resistance to mixed acid used for cleaning than the film formed using oxygen gas. This property also applies to other chemicals (acids, alkalis, organic solvents, etc.) used in the mask process. In addition, for the sake of clarity, although acid resistance is inferior, the film formed in the oxygen gas / argon gas system shown in FIG. 7 can be used for practical use as a halftone phase shift photomask. 8, the composition calculated | required by the X-ray photoelectron spectroscopy method of the film | membrane formed in the oxygen gas / argon gas system is shown. When comparing FIG. 8 and FIG. 6, it turns out that the amount of carbon contained in a film | membrane differs. It is considered that the strength of the chemical resistance mentioned above is due to the containing of carbon atoms. In addition, quantitative analysis of carbon atoms is generally difficult, and carbon atoms are identified in the film even when the gas serving as the carbon source is not actively introduced in FIGS. 6 and 8, and these results overlap some amount of background. I think it is.

그래서 발명자들은 여러가지 막형성환경, 분석환경을 검토한 결과, 상술한 효과는 탄소원자가 크롬원자에 대해 2% 이상 함유될 때 나타나는 것을 밝혀냈다.Therefore, the inventors examined various film forming environments and analytical environments, and found that the above-mentioned effects appeared when the carbon atoms contained 2% or more of the chromium atoms.

또한 도 9에 X선광전자분광법으로 구한 조성의 깊이방향의 프로필을 나타냈는데, 대부분의 경우 탄소원자는 표면영역에 많이 분포한다. 표면영역에 이와 같은 탄소원자를 많이 함유하는 막은 약액 침지시의 내성이 향상되어 있다.9 shows the depth profile of the composition determined by X-ray photoelectron spectroscopy. In most cases, carbon atoms are widely distributed in the surface region. Membranes containing many of these carbon atoms in the surface region have improved resistance when immersed in a chemical solution.

이상의 결과로 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 반투명막으로서 사용가능한 크롬화합물을 주체로 하는 막은 X선광전자분광법에 의해 이하의 조성범위 ①~⑥ 중 어느 것인가에 포함되는 것에 한정된다고 생각된다. 또한 지금까지는 크롬 타겟의 반응성 스퍼터링법을 제조법의 일예로 들어 설명하였으나, 이것은 일예에 지나지 않고, 어떠한 제조법에 있어서도 이하에 나타낸 조성범위 중 어느 것인가에 포함되면 같은 특성을 나타낸다고 생각된다.As a result, it is considered that the film mainly composed of the chromium compound which can be used as the semi-transparent film of the halftone phase shift photomask is limited to one included in the following composition ranges 1 to 6 by X-ray photoelectron spectroscopy. In addition, although the reactive sputtering method of the chromium target was demonstrated as an example of the manufacturing method so far, this is only an example and it is thought that it shows the same characteristic also if it is contained in any of the composition ranges shown below in any manufacturing method.

① 크롬원자와 산소원자의 조성비가 100 대 100 내지 300이다.(1) The composition ratio of chromium atom and oxygen atom is 100 to 100 to 300.

② ①에 포함되고, 또 탄소원자가 크롬원자에 대해 2% 이상 함유된다.② It is contained in (1) and contains 2% or more of carbon atoms relative to chromium atoms.

③ ②에 포함되고, 또 막표면으로부터 깊이 30nm 이내의 표면영역에서 다른 영역보다도 많이 탄소원자가 함유된다.It is contained in (3) and contains more carbon atoms than other regions in the surface region within a depth of 30 nm from the film surface.

④ ①에 포함되고, 또 크롬원자를 100으로 했을 때 질소원자와 산소원자의 합계가 350 이하의 비유로 질소원자가 함유된다.④ It is contained in ①, and when the chromium atom is 100, the nitrogen atom is contained in the ratio of nitrogen or oxygen atom to 350 or less.

⑤ ①에 포함되고, 또 크롬원자를 100으로 했을 때 아르곤원자와 산소원자의합계가 350 이하의 비율로 아르곤원자가 함유된다.⑤ It is contained in ①, and when chromium atom is 100, argon atom is contained in the ratio of argon atom and oxygen atom in the ratio of 350 or less.

⑥ ①~⑤중 어느 것인가에 포함되고, 또 편향해석법으로 구해지는 노광광에서의 굴절율을 0.1 이상 변화시키지 않는 범위에서 크롬, 산소, 탄소, 질소, 아르곤원자 이외의 불순물원자를 함유한다.(6) It contains any of impurity atoms other than chromium, oxygen, carbon, nitrogen and argon atoms within the range of 1 to ⑤ and not changing the refractive index of the exposure light determined by the deflection analysis method by 0.1 or more.

또한 본 제1발명에 있어서, X선광전자분광분석은 이하와 같이 하였다. X선광전자분광분석장치는 영국 VG SCIENTIFIC사제 ESCASCOPE를 사용했다.In the first invention, X-ray photoelectron spectroscopic analysis was performed as follows. The X-ray photoelectron spectroscopy apparatus used ESCASCOPE made from VG SCIENTIFIC UK.

ESCASCOPE의 전자에너지분석기는 180˚동심반구형 에널라이저로, 6채널트론검출기를 사용하여 X선광전자스펙트럼을 측정했다.ESCASCOPE's electronic energy analyzer is a 180 ° concentric hemispherical analyzer, which measures X-ray photoelectron spectra using a six-channel tron detector.

데이타처리부는 DEC Micro PDP11/53으로, VGS DATA SYSTEM VGS5250 Version Jan 1992의 소프트웨어를 사용하여 정량계산 등을 하였다.The data processing unit was DEC Micro PDP11 / 53, and quantitative calculation was performed using software of VGS DATA SYSTEM VGS5250 Version Jan 1992.

이 장치의 ANALYSER WORK FUNCTION은 4.51 eV였다. 이 장치의 기본성능은 여기선(勵起線) X선원으로서 MgK α(1253.60 eV)를 사용하여 400W에서 측정했을 때 Ag의 3d5/2피크로, 다음 표와 같이 된다.The device's ANALYSER WORK FUNCTION was 4.51 eV. The basic performance of this device is 3d5 / 2 peak of Ag when measured at 400W using MgK α (1253.60 eV) as the excitation X-ray source.

에너지분해능(eV)Energy resolution (eV) 0.950.95 1.101.10 1.401.40 2.202.20 감도(kcps/mm2)Sensitivity (kcps / mm 2 ) 130130 260260 480480 930930

측정조건은 다음과 같다.The measurement conditions are as follows.

X선원은 AlK α선 1486.60 eV의 여기선을 사용하여 500W에서 측정했다.The X-ray source was measured at 500 W using an AlK α-ray 1486.60 eV excitation line.

X선의 입사각은 시료법선에서 60˚, 검출기는 시료에 대해 법선상에 배치하고 있다.The incident angle of the X-rays is 60 ° from the sample normal, and the detector is placed on the normal to the sample.

진공도의 측정은 MILLENIA SERIES IPGCl을 사용했다. 진공도는 5 x 10-10mbar이상 1 x 10-6mbar 이하였다. 배기계는 varian제 이온 펌프 StarCell power unit 929-0172(2201/s) 및 VGSPS7 SUBLIMATION PUMP CONTROLLER에 의한 티탄서브리메이션 펌프에 의한다.The measurement of the vacuum degree used MILLENIA SERIES IPGCl. The degree of vacuum was 5 x 10 -10 mbar or more and 1 x 10 -6 mbar or less. The exhaust system is based on the titanium pump operated by the Varian ion pump StarCell power unit 929-0172 (2201 / s) and the VGSPS7 SUBLIMATION PUMP CONTROLLER.

분석영역은 약 1mmΦ이하의 영역을 측정했다.The analysis area measured an area of about 1 mm Φ or less.

XPS스펙트럼은 결합에너지마다 분류하여 측정했다.XPS spectra were measured by binding energy.

와이드 스캔에서는 1000eV ~ OeV(B.E.), Cr 2p는 620eV ~ 570eV(B.E.), O ls는 560eV ~ 520eV(B.E.), C ls는 320eV~270eV(B.E), N ls는 430eV~380eV(B.E.)로 측정했다.In wide scan, 1000 eV to OeV (BE), Cr 2p to 620 eV to 570 eV (BE), O ls to 560 eV to 520 eV (BE), C ls to 320 eV to 270 eV (BE), and N ls to 430 eV to 380 eV (BE). Measured.

각 측정 모두 CAE모드로 측정하여 와이드 스캔일 때는 Pass Energy 60eV, leV STEP, Scan회수는 2회이고, 그 이외의 경우는 Pass Energy 50eV, 0.1eV STEP, Scan회수는 5회로 측정했다. 채널시간(Channel time)은 모두 100ms였다.Each measurement was measured in CAE mode, and the pass energy 60eV, leV STEP, and the scan count were 2 times in the wide scan, and the pass energy 50eV, 0.1eV STEP, and the scan count were measured in 5 times. Channel time was all 100ms.

본 측정에서는 이들 측정조건을 채용했으나, 일예에 지나지 않고, 일반적인 장치에서는 대전량을 고려하여 분해능, 감도를 현저히 손상시키지 않는 실용상 충분한 범위에서 측정하는 것이 가능하다. 원소조성정량 계산순서는 다음과 같다.Although these measurement conditions were adopted in this measurement, it is only one example, and in a general apparatus, it is possible to measure in a practically sufficient range in which resolution and sensitivity are not significantly impaired in consideration of the charging amount. The order of calculation of the element composition composition is as follows.

백 그라운드(back ground)의 차감은 소프트웨어 중 Shirley형을 사용하고, 백 그라운드의 결정에는 주피크의 새털라이트(satellite)의 영향을 받지 않도록, 가장 자연스런 피크형상이 되도록 충분히 고려했다. 정량계산에는 마찬가지로 소프트웨어 중 Scofield의 상대감도계수를 토대로 하여 측정에 의해 얻어진 피크면적을 상대감도계수로 나눈 것으로 각 원소의 조성비를 계산했다.The subtraction of the back ground uses the Shirley type in the software, and the decision of the background is fully considered to be the most natural peak shape so as not to be affected by the main peak satellite. In the quantitative calculation, the composition ratio of each element was calculated by dividing the peak area obtained by the measurement by the relative sensitivity coefficient based on Scofield's relative sensitivity coefficient in the software.

구성원소의 조성비는 계산된 조성비가 에칭시간에 상관없이 거의 일정하게 되었을 때의 값을 채용했다.The composition ratio of the member elements was taken as a value when the calculated composition ratio became almost constant regardless of the etching time.

Scofield의 상대감도계수는 탄소가 1.00, 산소가 2.85, 크롬이 7.60, 질소가 1.77, 아르곤이 3.13이다.Scofield's relative sensitivity coefficients are 1.00 for carbon, 2.85 for oxygen, 7.60 for chromium, 1.77 for nitrogen, and 3.13 for argon.

에칭조건은 다음과 같다.Etching conditions are as follows.

이온총 EX05차동배기형 2단정전렌즈부착 전자충격형 이온총을 사용하고, 콘트롤러로서 400XGUN SUPPLY유니트를 사용하고, PHYSICAL IMAGE UNIT의 배율을 1로 하여 사용했다.An ion gun EX05 differential exhaust type electrostatic shock type ion gun with a two-stage electrostatic lens was used, a 400XGUN SUPPLY unit was used as a controller, and the magnification of the PHYSICAL IMAGE UNIT was set to one.

시료전류의 측정에는 626 SAMPLE CURRENT METER를 사용했다.626 SAMPLE CURRENT METER was used for the measurement of the sample current.

진공도는 1 x 10-7mbar ~ 1 x 10-6mbar범위에서, 시료전류가 -0.5μA ~ -1.0μA정도의 범위에서 에칭을 하였다.The degree of vacuum was etched in the range of 1 × 10 −7 mbar to 1 × 10 −6 mbar and the sample current was in the range of about −0.5 μA to −1.0 μA.

FILAMENT 전류는 2.2A, EMISION CURRENT는 5~10mA, Source ENERGY는 3~5KV였다.FILAMENT current was 2.2A, EMISION CURRENT was 5 ~ 10mA, and Source ENERGY was 3 ~ 5KV.

에칭가스로서 Ar 또는 Ne을 사용했다.Ar or Ne was used as an etching gas.

에칭시간은 기판의 에칭레이트에 따라 달라서 검출된 원소의 존재비율이 거의 일정하게 나타날 때까지 에칭과 XPS스펙트럼측정을 번갈아 하였다.The etching time was varied depending on the etching rate of the substrate, and the etching and XPS spectrum measurement were alternated until the abundance ratio of the detected element appeared almost constant.

전자총을 사용한 대전보정은 하지 않았다.The match was not corrected using an electron gun.

본 제1발명에 있어서의 상기 측정조건, 에칭조건은 일실시예에 지나지 않고, 일반적으로 감도, 분해능을 손상시키지 않는 범위라면 동등한 스펙트럼 품질에서의측정이 가능하다.The measurement conditions and etching conditions in the first invention are only examples, and in general, the measurement can be performed at equivalent spectral quality as long as the sensitivity and resolution are not impaired.

이상 설명한 바와 같이 본 발명 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스는 투명기판상의 하프톤 위상쉬프트층이 크롬화합물을 주체로 하는 층을 적어도 1층 이상 포함하는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크에 있어서, 상기 크롬화합물을 주체로 하는 층의 크롬원자와 산소원자와의 조성비가 X선광전자분광법에 의해 100대 100 내지 300의 범위에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.As described above, the blanks for the halftone phase shift photomask and the halftone phase shift photomask of the present invention include a halftone phase shift photo, wherein the halftone phase shift layer on the transparent substrate comprises at least one layer mainly composed of chromium compounds. In the mask, the composition ratio of the chromium atom and the oxygen atom of the layer mainly composed of the chromium compound is contained in the range of 100 to 100 by X-ray photoelectron spectroscopy.

이 경우, 크롬화합물을 주체로 하는 층에 탄소원자가 크롬원자에 대해 2% 이상 함유되어 있는 것이 바람직하다. 그 때 크롬화합물을 주체로 하는 층의 막표면으로부터 깊이 3nm 이내의 표면영역에서 다른 영역보다도 많이 탄소원자가 함유되어 있는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that carbon atoms contain 2% or more of chromium atoms in the layer mainly composed of chromium compounds. At that time, it is preferable that carbon atoms are contained more than other regions in the surface region within a depth of 3 nm from the film surface of the layer mainly composed of chromium compounds.

또한 크롬화합물을 주체로 하는 층에 크롬원자를 100으로 했을 때 질소원자와 산소원자의 합계가 350 이하의 비율로 질소원자가 함유되어 있거나 아르곤원자와 산소원자의 함계가 350 이하의 비율로 아르곤원자가 함유되어 있는 것이 바람직하다.In addition, when the chromium atom is 100 in the chromium compound layer, the nitrogen and oxygen atoms contain nitrogen atoms at a ratio of 350 or less, or the argon and oxygen atoms contain argon atoms at a ratio of 350 or less. It is preferable that it is done.

또한 이상에 있어서, 크롬화합물을 주체로 하는 층이 노광광에서의 편향해석법으로 구해지는 굴절율을 0.1 이상 변화시키지 않는 범위에서 크롬, 산소, 탄소, 질소, 아르곤 원자 이외의 불순물원자를 함유하고 있어도 된다.In the above, the layer mainly composed of chromium compounds may contain impurity atoms other than chromium, oxygen, carbon, nitrogen and argon atoms in a range in which the refractive index determined by the deflection analysis method in exposure light is not changed by 0.1 or more. .

또한 하프톤 위상쉬프트층을 구성하는 층이 투명기판상에 이하에서 나타낸 식으로 구해지는 위상차 Φ가 nπ±π/3라디안(n은 홀수)이 되도록 형성되어 있는것이 바람직하다.Further, it is preferable that the layer constituting the halftone phase shift layer is formed on the transparent substrate so that the phase difference Φ obtained by the formula shown below becomes nπ ± π / 3 radians (n is odd).

여기에서 Φ는 투명기판상에 (m-2)층 다층막이 구성되어 있는 포토마스크를 수직으로 투과하는 광이 받는 위상변화이고, χk,k+1은 k번째 층과 (k+1)번째 층과의 계면에서 일어나는 위상변화, UK, dK는 각각 k번째 층을 구성하는 재료의 굴절율과 막두께, λ는 노광광의 파장이다. 단, k = 1인 층은 투명기판, k = m인 층은 공기로 한다.Where Φ is the phase change of light transmitted vertically through the photomask on which the (m-2) layer multilayer film is formed on the transparent substrate, and χ k, k + 1 is the kth and (k + 1) th The phase change, U K , and d K occurring at the interface with the layer are the refractive index and the film thickness of the material constituting the k-th layer, respectively, and λ is the wavelength of the exposure light. However, k = 1 layer is a transparent substrate, k = m layer is air.

또한 하프톤 위상쉬프트층을 구성하는 층이 투명기판상에 노광광에 대한 투과율이 1 내지 50%가 되는 막두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다.It is also preferable that the layer constituting the halftone phase shift layer is formed on the transparent substrate with a film thickness such that the transmittance to exposure light is 1 to 50%.

다음에 본 제2발명은 상술한 문제를 감안하여 실용적이고 고정밀도인 하프톤 위상쉬프트 포토마스크를 개발하기 위해 연구한 결과, 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 반투명막을 다층구조, 특히 질화크롬과 산화질화탄화크롬의 2층 또는 3층구조로 함으로써,In view of the above-described problems, the second invention has been studied to develop a practical and high-precision halftone phase shift photomask. As a result, the semitransparent film of the halftone phase shift photomask has a multi-layer structure, in particular chromium nitride and oxynitride. By having a two-layer or three-layer structure of chromium carbide,

① 장파장 측에서의 투과율을 낮게 억제하는 것,① to suppress the transmittance at the long wavelength side low,

② 반투명막에 충전억지성을 갖게 하는 것,(2) to provide charge inhibiting ability to the translucent film;

③ 노광파장의 위상차는 변경하지 않고 투과율제어를 용이하게 하는 것,(3) facilitating transmittance control without changing the phase difference of the exposure wavelength;

④ 마스크 표리면의 반사율을 제어할 수 있는 것,④ that can control the reflectance of the front and back of the mask,

⑤ 각 층의 막조성은 동일하게 유지한 채 각 층의 막두께를 조정함으로써 적어도 다른 2노광광에 대해 최적다층구조를 각각 실현할 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성시킨 것이다.(5) The present invention has been completed by finding that the optimum multilayer structure can be realized for at least two different exposure lights by adjusting the film thickness of each layer while maintaining the same film composition of each layer.

즉, 본 제2발명은 투명기판상에 노광광에 대해 반투명한 영역과 투명한 영역을 구비하고, 투명영역과 반투명영역의 위상차가 실질적으로 180˚가 되는 구성의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크에 있어서,That is, in the second invention, the halftone phase shift photomask has a semitransparent region and a transparent region on the transparent substrate, and the phase difference between the transparent region and the semitransparent region is substantially 180 degrees.

[1] 반투명 영역을 구성하는 반투명막의 구성이 도 10에 나타낸 바와 같이 투명기판(1) 측에서 산화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화크롬, 산회질화탄화크롬 중 하나의 화합물로 된 1층막(3)과, 크롬 또는 질화크롬 중 어느 것인가로 된 1층막(4)의 2층막으로 되어 있는 것,[1] The structure of the translucent film constituting the translucent region is a single layer film composed of one compound of chromium oxide, chromium oxynitride, chromium oxide chromium, and oxynitride chromium chromium on the transparent substrate 1 side as shown in FIG. ) And a two-layer film of the one-layer film 4 of chromium or chromium nitride,

[2] 상기 반투명막의 구성이 도 11에 나타낸 바와 같이 투명기판(1) 측에서 크롬 또는 질화크롬 중 어느 것인가로 된 1층막(5)과, 산화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화크롬, 산화질화탄화크롬 중 하나의 화합물로 된 1층막(6)의 2층막으로 되어 있는 것,[2] As shown in Fig. 11, the translucent film is composed of one layer film 5 made of either chromium or chromium nitride on the transparent substrate 1 side, chromium oxide, chromium oxynitride, chromium oxynitride, or oxynitride. Consisting of a two-layer film of a one-layer film 6 of one compound of chromium carbide,

[3] 상기 반투명막의 구성이 도 12에 나타낸 바와 같이 투명기판(1) 측에서 산화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화크롬, 산화질화탄화크롬 중 하나의 화합물로 된 1층막(7)과, 크롬 또는 질화크롬 중 어느 것인가로 된 1층막(8)과, 산화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화크롬, 산화질화탄화크롬 중 하나의 화합물로 된 1층막(9)의 3층막으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.[3] As shown in FIG. 12, the translucent film is composed of a single-layer film 7 made of a compound of chromium oxide, chromium oxynitride, chromium oxide chromium or chromium oxynitride carbide on the transparent substrate 1 side, and chromium. Or a one-layer film 8 made of any one of chromium nitride, and a one-layer film 9 made of one of chromium oxide, chromium oxynitride, chromium oxide carbide, and chromium oxynitride carbide. It is.

또한 본 제2발명은 이와 같은 구성의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크를 제작하기 위한 블랭크스 및 이들의 제조방법을 포함하는 것이다.In addition, the second invention includes a blank for producing a halftone phase shift photomask having such a configuration and a manufacturing method thereof.

상기 크롬, 산화크롬, 질화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화크롬, 산화질화탄화크롬의 막의 제법으로는 통상적으로 스퍼터링이 사용되나, 증착, 이온 플레이팅, CVD(Chemical Vapor Deposition)등의 방법을 사용할 수 있다.Sputtering is generally used as a method for the chromium, chromium oxide, chromium nitride, chromium oxynitride, chromium oxide chromium oxide, and chromium oxynitride carbide film, but methods such as deposition, ion plating, and chemical vapor deposition (CVD) may be used. Can be.

반투명막을 구성하는 다층막의 막두께는 노광파장을 λ, 반투명막을 구성하는 i번째 층의 막두께를 di, 그 층의 노광파장에서의 굴절율을 ni로 하면,When the film thickness of the multilayer film constituting the translucent film is λ for the exposure wavelength, the film thickness of the i-th layer constituting the translucent film is d i and the refractive index at the exposure wavelength of the layer is n i ,

a = Σidi(ni- 1)/λ .......................(2)a = Σ i d i (n i -1) / λ ... (2)

에 있어서, 1/3 ≤ a ≤ 2/3가 되도록 조정하면 된다. 여기에서 Σi는 i에 대한 총합을 나타낸다. 또한 a가 1/2근방인 것이 가장 좋다는 것은 말할 필요도 없다. 이것을 다른 표현으로 하면, 반투명막을 투명기판상에 이하에 나타낸 식으로 구해지는 같은 두께의 공기층과의 사이의 위상차Φ가 nπ±π/3 라디안(n은 홀수)의 범위가 되도록 형성하면 된다.In this case, it may be adjusted so that 1/3 ≦ a ≦ 2/3. Where Σ i represents the sum of i. It goes without saying that a is best around 1/2. In other words, the translucent film may be formed on the transparent substrate so that the phase difference Φ between the air layers of the same thickness obtained by the formula shown below is in the range of nπ ± π / 3 radians (n is odd).

여기에서 Φ는 투명기판에 (m - 2) 층의 다층막이 구성되어 있는 포토마스크를 수직으로 투과하는 광의 위상차이고, nk, dk는 k번째 층을 구성하는 재료의 굴절율과 막두께, λ는 노광광의 파장이다. 단, k = 1인 층은 투명기판, k = m(m〉3, m은 정수)인 층은 공기로 한다.Where Φ is the phase difference of light vertically passing through the photomask in which the multilayer film of the (m-2) layer is formed on the transparent substrate, and n k , d k are the refractive index and the film thickness of the material constituting the k-th layer, λ Is the wavelength of exposure light. However, a layer of k = 1 is a transparent substrate, and a layer of k = m (m> 3, m is an integer) is air.

다음에 반투명막의 투과율에 대해서는 투명 영역의 투과율을 100%로 한 경우의 반투명 영역의 투과율은 1~50%, 바람직하게는 3~20%로 조절하면 하프톤 위상쉬프트 포토마스크로서의 효과가 있다.Next, regarding the transmissivity of the translucent membrane, when the transmissivity of the translucent region is 100%, the transmissivity of the translucent region is 1 to 50%, preferably 3 to 20%, which is effective as a halftone phase shift photomask.

도 14에 막두께 14nm인 질화크롬의 200nm~800nm의 분광투과율을 나타낸다. 이와 같이 질화크롬은 300nm부터 800nm에 걸쳐 편평한 분광특성을 갖고 있다. 이 때문에 질화크롬을 사용함으로써 장파장 측의 투과율을 낮게 억제할 수 있다.14 shows the spectral transmittances of 200 nm to 800 nm of chromium nitride having a film thickness of 14 nm. Thus, chromium nitride has flat spectral characteristics from 300 nm to 800 nm. For this reason, by using chromium nitride, the transmittance | permeability on the long wavelength side can be suppressed low.

도 13에 본 제2발명의 질화크롬, 산화크롬의 2층막에서의 200nm~800nm의 분광투과율을 나타낸다. 도 18의 단층막에서의 분광투과율과 비교하면 가시영역의 장파장 측에서의 투과율이 낮게 되어 있음을 알 수 있다. 이것에 의해 통상의 2개의 반도체칩의 비교검사장치 KLA - 219e(KLA사제)에서의 검사가 가능해진다.13 shows the spectral transmittances of 200 nm to 800 nm in the two-layer film of chromium nitride and chromium oxide according to the second invention. Compared with the spectral transmittance in the monolayer film of FIG. 18, it can be seen that the transmittance at the long wavelength side of the visible region is low. This makes it possible to inspect two ordinary semiconductor chips in the comparative inspection apparatus KLA-219e (manufactured by KLA Corporation).

다음에 반투명막의 가공용 마스크로서 사용되는 전자선 레지스트의 전자선묘화에 있어서의 충전억지효과에 대해 설명한다.Next, the charge inhibitory effect in electron beam drawing of the electron beam resist used as a mask for processing a translucent film is demonstrated.

통상의 산화질화탄화크롬막에 대하여 상층, 중간층, 하층 중 어느 것인가에 도전성을 갖는 크롬 또는 질화크롬막을 사용함으로써 전자선 묘화시에 반투명막상 또는 막중에 축적되는 전하가 크롬 또는 질화크롬막을 통하여 접지되어 충전을 방지할 수 있다. 이 방지효과에 대하여 상기 [1]의 구조가 가장 효과가 크나, [2], [3]의 구조라도 충분히 그 효과가 얻어진다.By using a chromium or chromium nitride film having conductivity in the upper layer, the middle layer, or the lower layer with respect to a normal chromium oxynitride carbide film, the charge accumulated on the translucent film or in the film during electron beam drawing is grounded and charged through the chromium or chromium nitride film. Can be prevented. Although the structure of [1] is the most effective with respect to this prevention effect, even if it is the structure of [2] and [3], the effect is fully acquired.

또한 이와 같은 구조를 얻음으로써 노광파장에서의 투과율 제어성도 향상된다. 굴절율과 흡수계수를 막형성 조건에 따라 독립적으로 제어하는 것은 어렵다.By obtaining such a structure, the transmittance controllability in the exposure wavelength is also improved. It is difficult to independently control the refractive index and the absorption coefficient according to the film forming conditions.

투과율을 예를 들면 7, 10, 15%로 변경하기 위해서는 단층구조에서는 각 투과율마다 막형성 조건을 설정할 필요가 있다. 이에 대하여 다층구조에서는 투과율을 크롬 또는 질화크롬의 막두께로 제어하고, 위상차를 산화질화탄화크롬의 막두께로 제어할 수 있으므로 투과율 제어가 용이해진다. 이것은 크롬 또는 질화크롬의 흡수계수가 크기 때문에 약간의 막두께 변화에 의해 투과율은 크게 변화되지만, 위상차의 변화는 적다. 한편 위상차의 변화에 대해서는 산화질화탄화크롬막의 막두께로 보정이 가능하기 때문이다.In order to change the transmittance to, for example, 7, 10 and 15%, it is necessary to set the film forming conditions for each transmittance in the single layer structure. In contrast, in the multilayer structure, the transmittance can be controlled by the film thickness of chromium or chromium nitride, and the phase difference can be controlled by the film thickness of chromium oxynitride carbide. Since the absorption coefficient of chromium or chromium nitride is large, the transmittance is largely changed by slight film thickness change, but the phase difference is small. This is because the change in the phase difference can be corrected by the film thickness of the chromium oxynitride carbonized film.

여기에서 흡수가 있는 막의 투과율 T는 M.Born, E.Wolf저 「Principles of Optics」 P.628∼P.632(928, Max Born and Emil Wolfs저, 草川徹·橫田英嗣역)에 의하면,Herein, the permeability T of the absorbed membrane is according to M. Born, E. Wolf, Principles of Optics, pp. 628-P. 632 (by Max Born and Emil Wolfs, 草 川徹, 田 田英嗣).

T = (n3/n1)×τ12 2τ23 2exp(-2×k2×η) / {1 + ρ12 2ρ23 2exp(-4×k2×η)T = (n 3 / n 1 ) × τ 12 2 τ 23 2 exp (-2 × k 2 × η) / (1 + ρ 12 2 ρ 23 2 exp (-4 × k 2 × η)

+ 2 ×ρ12ρ23exp(-2×k2×η) cos(Φ1223+2×n2×η)} -----(4)+ 2 × ρ 12 ρ 23 exp (-2 × k 2 × η) cos (Φ 12 + Φ 23 + 2 × n 2 × η)} ----- (4)

로 주어진다. 여기에서 n2, k2는 흡수막의 노광파장에서의 굴절율, 소쇠계수, n1, k1은 이 흡수막의 입사측 물질의 노광파장에서의 굴절율, 소쇠계수, n3, k3는 이 흡수막의 출사측 물질의 노광파장에서의 굴절율, 소쇠계수로서, 이하의 식을 충족시킨다.Is given by Where n 2 and k 2 represent the refractive index and extinction coefficient at the exposure wavelength of the absorbing film, and n 1 and k 1 represent the refractive index and extinction coefficient at the exposure wavelength of the incident material of the absorbing film, and n 3 and k 3 are the The following formula is satisfied as the refractive index and extinction coefficient in the exposure wavelength of the emission side material.

ρ12×exp(i×Φ12)={(n1+i×k1)-(n2+i×k2)}/{(n1+i×k1)+(n2+i×k2)}ρ 12 × exp (i × Φ 12 ) = {(n 1 + i × k 1 )-(n 2 + i × k 2 )} / {(n 1 + i × k 1 ) + (n 2 + i × k 2 )}

τ12×exp(i×χ12)={2×(n1+i×k1)}/{(n1+i×k1)+(n2+i×k2)}τ 12 × exp (i × χ 12 ) = {2 × (n 1 + i × k 1 )} / {(n 1 + i × k 1 ) + (n 2 + i × k 2 )}

ρ23×exp(i×Φ23)={(n2+i×k2)-(n3+i×k3)}/{(n2+i×k2)+(n3+i×k3)}ρ 23 × exp (i × Φ 23 ) = {(n 2 + i × k 2 )-(n 3 + i × k 3 )} / {(n 2 + i × k 2 ) + (n 3 + i × k 3 )}

τ23×exp(i×χ23)={2×(n2+i×k2)}/{(n2+i×k2)+(n3+i×k3)}τ 23 × exp (i × χ 23 ) = {2 × (n 2 + i × k 2 )} / {(n 2 + i × k 2 ) + (n 3 + i × k 3 )}

η=2π×h/λ ..............................(5)η = 2π × h / λ .................. (5)

여기에서 h는 흡수막의 막두께, λ는 노광파장을 나타낸다. 또한 수직입사를 가정하고 있다. 다층구조인 경우, 각 층의 적으로 전체의 투과율을 계산할 수 있다.Where h is the film thickness of the absorbing film and? Is the exposure wavelength. It also assumes vertical incidence. In the case of a multilayer structure, the total transmittance of each layer can be calculated.

다음에 반사율 제어는 상기 [3]의 구조를 얻을 때 가능해진다. 이와 같은 구조에서는 상하층의 산화질화탄화크롬(7)(9)의 막두께 비율을 변경하는 것이 가능하다. 크롬 또는 질화크롬의 분광반사율은 파장에 의한 변화가 적어 고반사율로 된다. 크롬막(8) 상하에 형성된 산화질화탄화크롬막(7)(9)은 다중간섭을 이용한 반사방지막으로 작용한다. 이 때문에 막두께에 의해 간섭 피크가 변화되므로 노광파장에서의 반사율을 제어할 수 있다.Next, reflectance control is enabled when the structure of [3] is obtained. In such a structure, it is possible to change the film thickness ratio of the chromium oxynitride carbides 7 and 9 of the upper and lower layers. The spectral reflectance of chromium or chromium nitride is high in reflectance due to the small change in wavelength. The oxynitride chromium carbide films 7 and 9 formed above and below the chromium film 8 serve as antireflection films using multiple interferences. For this reason, since the interference peak changes with film thickness, the reflectance in an exposure wavelength can be controlled.

도 12의 구조를 가정하면 반사율 R은Assuming that the structure of Figure 12 reflectance R is

R = {ρ12 2exp(2×k2×η)+ρ23 2exp(-2×k2×η)R = (ρ 12 2 exp (2 × k 2 × η) + ρ 23 2 exp (-2 × k 2 × η)

+ 2×ρ12×ρ23×cos(Φ1223+2×n2×η)}/{exp(2×k2×η)+ 2 × ρ 12 × ρ 23 × cos (Φ 12 + Φ 23 + 2 × n 2 × η)} / {exp (2 × k 2 × η)

+ ρ12 2ρ23 2exp(-2×k2×η)+ ρ 12 2 ρ 23 2 exp (-2 × k 2 × η)

+ 2×ρ12×ρ23×cos(Φ1223+2×n2×η)} ..................(6)+ 2 × ρ 12 × ρ 23 × cos (Φ 12 + Φ 23 + 2 × n 2 × η)} ........ (6)

으로 주어진다. 여기에서 n2, k2는 흡수막(8)의 노광파장에서의 굴절율, 소쇠계수, n1, k1은 입사측 물질(7)(9)의 노광파장에서의 굴절율, 소쇠계수, n3, k3는 출사측 물질(7)(9)의 노광파장에서의 굴절율, 소쇠계수로서, 이하의 식을 충족시킨다.Given by Where n 2 and k 2 are the refractive index and extinction coefficient at the exposure wavelength of the absorption film 8, and n 1 and k 1 are the refractive index and extinction coefficient at the exposure wavelength of the incident material 7 and 9, n 3. k 3 is a refractive index and extinction coefficient in the exposure wavelength of the emission-side material 7, 9, and satisfies the following expression.

ρ12×exp(i×Φ12)={(n1+i×k1)-(n2+i×k2)}/{(n1+i×k1)+(n2+i×k2)}ρ 12 × exp (i × Φ 12 ) = {(n 1 + i × k 1 )-(n 2 + i × k 2 )} / {(n 1 + i × k 1 ) + (n 2 + i × k 2 )}

ρ23×exp(i×Φ23)={(n2+i×k2)-(n3+i×k3)}/{(n2+i×k2)+(n3+i×k3)}ρ 23 × exp (i × Φ 23 ) = {(n 2 + i × k 2 )-(n 3 + i × k 3 )} / {(n 2 + i × k 2 ) + (n 3 + i × k 3 )}

η=2π×h/λη = 2π × h / λ

여기에서 h는 흡수막의 막두께, λ는 노광파장을 나타낸다. 또한 수직입사를 가정하고 있다.Where h is the film thickness of the absorbing film and? Is the exposure wavelength. It also assumes vertical incidence.

이와 같은 포토마스크의 가공에는 통상적으로 Cl2, CH2Cl2에 산소를 첨가한 혼합가스에 의한 드라이 에칭이 사용된다. 드라이 에칭 대신에 질산제2세륨암몬과 과염소산의 혼합수용액을 사용해도 된다.In the processing of such a photomask, dry etching with a mixed gas in which oxygen is added to Cl 2 and CH 2 Cl 2 is usually used. Instead of dry etching, a mixed aqueous solution of dicerium ammonium nitrate and perchloric acid may be used.

이와 같은 다층구조를 사용해도 상층도 하층도 같은 크롬계의 막으로 구성하고 있으므로 다층막의 에칭은 한 가지 공정으로 가능하며, 다층화에 의해 가공공정이 증가되는 일은 없다.Even if such a multilayer structure is used, the upper layer and the lower layer are made of the same chromium-based film, so that the etching of the multilayer film can be performed in one step, and the processing step is not increased by multilayering.

다음에 다른 2노광파장(λA및 λB라 함)에 대하여 적어도 2층구조이면 각 층에 동일한 조성의 재료를 사용하여 각각의 막두께를 선택함으로써 원하는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크를 실현할 수 있는 것을 나타낸다.Next, if it is at least two-layer structure for two different exposure wavelengths (called λ A and λ B ), a desired halftone phase shift photomask can be realized by selecting respective film thicknesses using materials having the same composition for each layer. Indicates.

이제 2층구조를 생각한다. 노광파장 λA에 대하여 제1층(차광층) 및 제2층(쉬프터층)의 굴절율이 각각 n1A, n2A인 재료를 사용한 경우, 우선 투과율 조건을 충족(즉, 투과율이 실질적인 값을 가짐)시키도록 제1층 두께 h1A를 정한다. 또한 제2층 두께 h2A를 위상조건 식(2)을 충족시키도록, 즉Now consider a two-layer structure. In the case where a material having a refractive index of n 1A and n 2A of the first layer (shielding layer) and the second layer (shifter layer) with respect to the exposure wavelength λ A is used, first, the transmittance condition is satisfied (that is, the transmittance has a substantial value). The first layer thickness h 1A is determined. The second layer thickness h 2A is also satisfied to satisfy the phase condition equation (2), i.e.

[(n1A-1)h1A+ (n2A-1)h2A]/λA= 1/2 ±1/6..........(A)[(n 1A -1) h 1A + (n 2A -1) h 2A ] / λ A = 1/2 ± 1/6 .......... (A)

가 되도록 정할 수 있다.Can be determined to be

다음에 노광파장 λB에 대하여 제1층 및 제2층의 두께 h1B, h2B를 정하는 순서를 설명한다. 상술한 것과 동일한 재료를 사용하게 한다.Next, the procedure for determining the thickness h 1B and h 2B of the first layer and the second layer with respect to the exposure wavelength λ B will be described. Use the same material as described above.

그 경우라도 제1층 및 제2층의 굴절율은 n1B, n2B가 되어 n1A및 n2A와 다른 값을 갖는다. 우선 투과율 조건을 충족시키도록 h1B를 정한다. 또한 h2B를 위상조건 식(2)를 충족시키도록, 즉Even in this case, the refractive indices of the first layer and the second layer are n 1B , n 2B and have a value different from n 1A and n 2A . First, h 1B is determined to satisfy the transmittance condition. H 2B is also satisfied to satisfy the phase condition equation (2), i.e.

[(n1B-1)h1B+ (n2B-1)h2B]/λB= 1/2 ±1/6..........(B)[(n 1B -1) h 1B + (n 2B -1) h 2B ] / λ B = 1/2 ± 1/6 .......... (B)

가 되도록 정할 수 있다.Can be determined to be

이상에 반하여, 단층구조일 경우에는 h2A=h2B=0이므로 투과율 조건 및 위상조건, 식(A)를 충족시키는 n1A, h1A를 정할 수 있는 경우라도 위상조건, 식(B)를 충족시키는 h2A(동일재료에서는 n2A는 정해져 버리므로)가 일반적으로 정해져 버리고, 그때문에 투과율 조건을 충족시킬 수 없게 되는 것이다.On the contrary, in the case of a single layer structure, since h 2A = h 2B = 0, the phase condition and the formula (B) are satisfied even when the transmittance condition, the phase condition and n 1A and h 1A satisfying the formula (A) can be determined. H 2A (because n 2A is determined in the same material) is generally determined, and thus the transmittance condition cannot be satisfied.

다음에 본 제3발명은 상술한 문제를 감안하여 통상적으로 포토마스크의 깨끗한 세정에 사용되고 있는 브러시세정, 고압수세정, 초음파세정 등의 물리적 세정을 그대로 응용할 수 있어 충분히 깨끗한 세정이 가능하며, 또 고정밀도이고 수직인 가공단면을 갖는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 이를 위한 위한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스를 개발하기 위해 검토한 결과, 완성에 이른 것이다.Next, in view of the above-described problems, the third invention can apply physical cleaning such as brush cleaning, high pressure water cleaning, ultrasonic cleaning, etc., which are usually used for clean cleaning of photomasks, and can be sufficiently clean and have high precision. In order to develop a halftone phase shift photomask and a blank for the halftone phase shift photomask therefor, the result is completed.

즉, 본 제3발명의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크는 투명기판상에 투명한 영역과 물리적 기상성장법으로 형성한 크롬화합물로 된 반투명층 영역을 구비하여 전사시의 노광파장에 대해 투명한 영역의 투과율을 100%로 했을 때 반투명층 역역의 투과율이 3~35%이고, 또 반투명층 영역이 투명한 영역에 대해 노광파장의 위상을 실질상 180°쉬프트시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 것이다.That is, the halftone phase shift photomask of the third invention has a transparent region on a transparent substrate and a semitransparent layer region made of chromium compound formed by physical vapor phase growth method to provide a transmittance of the transparent region with respect to the exposure wavelength during transfer. When it is set at 100%, the transmissivity of the translucent layer inverse is 3 to 35%, and the phase of the exposure wavelength is substantially shifted 180 degrees with respect to the transparent region.

이 경우, 크롬화합물이 크롬, 산소 또는 크롬, 산소, 질소 또는 크롬, 산소, 탄소, 또는 크롬, 산소, 질소, 탄소로 되고, 또 반투명층이 단층막 또는 2층 이상의 다층막으로 되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the chromium compound is chromium, oxygen or chromium, oxygen, nitrogen or chromium, oxygen, carbon, or chromium, oxygen, nitrogen or carbon, and the translucent layer is a single layer film or a multilayer film of two or more layers.

또한 본 제3발명의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스는 투명기판상에 물리적 기상성장법으로 형성한 크롬화합물로 된 반투명층을 구비하여 전사시의 노광파장에 대해 투명기판의 투과율을 100%로 했을 때 반투명층의 투과율이 3~35%이고, 또 반투명층의 노광파장의 위상쉬프트량이 실질상 180°로 되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 것이다.In addition, the blank for a halftone phase shift photomask according to the third aspect of the invention has a translucent layer made of chromium compound formed on the transparent substrate by a physical vapor deposition method, so that the transmittance of the transparent substrate is 100% with respect to the exposure wavelength during transfer. When the translucent layer has a transmittance of 3 to 35% and the phase shift amount of the exposure wavelength of the translucent layer is substantially 180 °.

이 경우, 크롬화합물이 크롬, 산소 또는 크롬, 산소, 질소 또는 크롬, 산소,탄소 또는 크롬, 산소, 질소, 탄소로 되고, 또 반투명층이 단층막 또는 2층 이상의 다층막으로 되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the chromium compound is chromium, oxygen or chromium, oxygen, nitrogen or chromium, oxygen, carbon or chromium, oxygen, nitrogen or carbon, and the translucent layer is a single layer film or a multilayer film of two or more layers.

여기에서 반투명층으로서의 크롬화합물을 형성하는 물리적 기상성장법으로는 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 증착법 등의 진공막형성법을 들 수 있는데, 현상에서는 스퍼터링법이 가장 적합하다. 또한 반투명층의 투과율은 투명한 영역 또는 투명기판의 투과율을 100%로 했을 때 3~35%에서 효과가 있으며, 5~20% 범위가 가장 적합하다.The physical vapor phase growth method for forming the chromium compound as a translucent layer may be a vacuum film formation method such as sputtering, ion plating, or vapor deposition. In the development, sputtering is most suitable. In addition, the transmittance of the translucent layer is effective at 3 to 35% when the transmittance of the transparent region or the transparent substrate is 100%, and the range of 5 to 20% is most suitable.

또한 크롬화합물은 크롬, 산소 또는 크롬, 산소, 질소 또는 크롬, 산소, 탄소 또는 크롬, 산소, 질소, 탄소로 되지만, 티탄, 텅스텐, 탄탈, 몰리브덴 등의 크롬 이외의 천이금속을 기타로 함유하고 있어도 된다.In addition, the chromium compound is made of chromium, oxygen or chromium, oxygen, nitrogen or chromium, oxygen, carbon or chromium, oxygen, nitrogen and carbon, but may contain other transition metals other than chromium such as titanium, tungsten, tantalum and molybdenum. do.

또한 반투명층을 2층 이상의 다층막으로 함으로써 각 층에 따라 에칭가공시에 에칭 특성을 조직구조의 차이나 성분비의 차이에 따라 제어가 가능해지고 동일 연속 에칭조건으로 단층에 비해 수직인 에칭단층이 얻어지도록 조정이 가능해진다.In addition, by making the translucent layer into a multi-layered film of two or more layers, the etching characteristics can be controlled according to the difference in the structure structure and the difference in the component ratios during the etching processing for each layer, and the etching single layer perpendicular to the single layer is obtained under the same continuous etching conditions. This becomes possible.

반투명층의 에칭법으로는 일반적인 질산제2세륨암몬과 과염소산의 혼합 수용액을 사용한 웨트 에칭법이나 C12, CC14, CHC13, CH2C12등에 산소를 첨가한 혼합가스를 사용한 드라이 에칭법이 좋다.As the etching method of the translucent layer, a wet etching method using a mixed aqueous solution of general cerium nitrate and perchloric acid or a dry etching method using a mixed gas in which oxygen is added to C1 2 , CC1 4 , CHC1 3 , CH 2 C1 2, etc. good.

반투명층을 구성하는 다층막의 막두께는 노광광의 파장을 λ, 각 층의 막두께를 ti, 각 층의 노광파장에서 굴절율을 ni로 하면,For the film thickness of the multilayer film constituting the translucent layer, when the wavelength of the exposure light is λ, the thickness of each layer is t i , and the refractive index is n i at the exposure wavelength of each layer,

a = Σiti(ni-1)/λa = Σ i t i (n i -1) / λ

에 있어서, a = 1/2이 되도록 조정하면 되고, 실질상 위상쉬프트량이 180°가 된다. 여기에서 Σi는 i에 대한 총합을 나타낸다. 또한 1/3≤a≤2/3이면 위상쉬프트층의 효과가 인정되는데, a가 1/2 근방에 있는 것이 가장 좋다.In this case, it may be adjusted so that a = 1/2, and the phase shift amount is effectively 180 degrees. Where Σ i represents the sum of i. Moreover, when 1/3 <= a <= 2/3, the effect of a phase shift layer is recognized, It is best that a is near 1/2.

본 제1발명에 의한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 이를 위한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서는 구조가 간단하여 제판공정을 단축할 수 있어 비용절감, 수율의 향상을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 크롬 포토마스크의 제조라인 대부분을 그대로 사용할 수 있기 때문에 실용화가 매우 용이해진다.In the halftone phase shift photomask and the blank for halftone phase shift photomask according to the first aspect of the present invention, the structure is simple and the plate making process can be shortened, so that the cost reduction and the yield improvement can be achieved. Since most of the production line of the chromium photomask can be used as it is, the practical use becomes very easy.

다음에 본 제2발명 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 이를 위한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 반투명막의 막구조가 산화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화크롬 또는 산화질화탄화크롬 중 한가지와, 크롬 또는 질화크롬과의 다층막으로 되어 있기 때문에 산화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화크롬 또는 산화질화탄화크롬이 포토마스크의 검사 등에 사용하는 장파장 측에서 비교적 투과율이 높아도 위상쉬프트 작용을 분담(위상쉬프트층으로서의 역할)할 수 있고, 한편 이 장파장 측 투과율을 억제하는 작용은 크롬 또는 질화크롬에 분담(투과율 조정층으로서의 역할)시킬 수 있으며, 그 때문에 노광광에서의 투과율은 물론 장파장 측에서의 투과율도 자유롭게 제어할 수 있다. 따라서 통상의 검사, 치수측정에 사용되고 있는 e선에서의 투과율도 30% 이하로 억제할 수 있어 통상의 검사 등이 문제없이 가능해진다.Next, in the second invention halftone phase shift photomask and the blank for halftone phase shift photomask therefor, the film structure of the semitransparent film of the halftone phase shift photomask is chromium oxide, chromium oxynitride, chromium oxide chromium oxide, or oxynitride. Since it is a multi-layered film of one of chromium chromium and chromium or chromium nitride, phase shift effect is achieved even if the transmittance of chromium oxide, chromium oxynitride, chromium oxide chromium oxide or chromium oxynitride carbide is relatively high on the long wavelength side used for inspection of photomask. Can act as a phase shift layer, while the effect of suppressing the long-wavelength-side transmittance can be shared (as a transmittance adjusting layer) to chromium or chromium nitride, thereby allowing long wavelengths as well as transmittance in exposure light. The transmittance at the side can also be freely controlled. Therefore, the transmittance | permeability in the e-ray used for normal test | inspection and dimension measurement can also be suppressed to 30% or less, and a normal test | inspection etc. are possible without a problem.

또한 다층구조 중에 도전막을 포함하고 있기 때문에 전자선 노광시의 충전방지가 가능해진다.In addition, since the conductive film is included in the multilayer structure, charging can be prevented during electron beam exposure.

또한 광학정수가 다른 크롬화합물의 다층막 구조이기 때문에 막두께의 조합에 의해 투과율과 반사율을 제어할 수 있다.In addition, since the optical constant is a multilayer film structure of chromium compounds having different optical constants, the transmittance and the reflectance can be controlled by the combination of the film thicknesses.

또한 각 층의 막조성을 동일하게 유지한 채 각 층의 막두께를 조정함으로써 적어도 다른 2노광광에 대해 최적다층구조를 각각 실현할 수 있다.In addition, by adjusting the film thickness of each layer while maintaining the same film composition of each layer, an optimum multi-layer structure can be realized for at least two different exposure lights, respectively.

또한 본 제3발명에 있어서는 반투명층을 물리적 기상성장법으로 형성한 크롬화합물로 된 구성으로 하였으므로 종래부터 포토마스크의 깨끗한 세정에 사용되고 있는 브러시세정, 고압수세정, 초음파세정 등의 물리적 세정이 그대로 적응가능하기 때문에 통상의 포토마스크와 동등 또는 그 연장상의 품질을 갖는 깨끗한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스를 제조할 수 있다. 또한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 반투명층이 종래의 도포유리를 사용하는 경우의 반분 이하로 되기 때문에 보다 수직인 가공단면을 갖는 고정밀도인 것을 제조할 수 있다.In the third aspect of the present invention, since the translucent layer is made of a chromium compound formed by physical vapor deposition, physical cleaning such as brush cleaning, high pressure water cleaning, and ultrasonic cleaning, which have been conventionally used for clean cleaning of photomasks, is applied as it is. Since it is possible, the clean halftone phase shift photomask and the blanks for halftone phase shift photomask which have the quality equivalent to or the extension of a normal photomask can be manufactured. In addition, since the semi-transparent layer of the halftone phase shift photomask is less than half of that in the case of using conventional coated glass, it is possible to manufacture a high precision having a more vertical processing cross section.

이하에 본 발명에 관한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스 및 이들의 제조방법의 실시예에 대하여 설명한다. 특히 제1발명에는 실시예1, 2가, 제2발명에는 실시예3~7이, 제3발명에는 실시예 8,9가 각각 대응한다.Examples of the halftone phase shift photomask, the blanks for the halftone phase shift photomask, and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below. In particular, Examples 1 and 2 correspond to the first invention, Examples 3 to 7 correspond to the second invention, and Examples 8 and 9 correspond to the third invention.

[실시예 1]Example 1

단층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 실시예를 도 1의 제조공정을 설명하기 위한 도면을 참조하여 설명한다. 제1도(a)에 나타낸 바와 같이 경면연마된 실리콘웨이퍼(801)상에 스퍼터링법으로 이하에 나타낸대로의 조건으로 크롬화합물막(802)을 약 50nm 두께로 형성하고 편광해석용 샘플(807)을 얻었다.An embodiment of a single layer halftone phase shift photomask is described with reference to the drawings for explaining the manufacturing process of FIG. As shown in FIG. 1 (a), a chromium compound film 802 is formed to a thickness of about 50 nm on the mirror-polished silicon wafer 801 by sputtering as described below, and the sample 807 for polarization analysis Got.

막형성장치 : 플레이너형 DC마그네트론 스퍼터장치Film Forming Device: Planer Type DC Magnetron Sputter Device

타겟 : 금속크롬Target: Metal Chrome

가스 및 유량 : 탄산가스 70sccm + 질소가스 30sccmGas and flow rate: carbon dioxide gas 70sccm + nitrogen gas 30sccm

스퍼터압력 : 3mTorrSputter Pressure: 3mTorr

스퍼터전류 : 6ASputter Current: 6A

다음에 시판되고 있는 분광에립소미터(소플러사제 ES-4G)로 이 샘플(807)을 수은등 i선파장(365nm)에서의 굴절율 u 및 소쇠계수 k를 측정한 바, 각각 u = 2.580, k = 0.374 였다. 이것을 상기 M. Born, E. Wolf저 「Principles of Optics」에 나타나는 금속막으로서 취급하여 포토마스크 기판으로 사용되는 고순도 합성석영 상에 형성했을 때 365nm 파장의 투과광의 위상을 180°어긋나게 하기 위하여 필요한 막두께를 계산한 결과 118nm였다.Next, using a commercially available spectral ellipsometer (ES-4G manufactured by Soplus), the sample 807 was measured for refractive index u and extinction coefficient k at mercury lamp i-ray wavelength (365 nm), respectively u = 2.580, k = 0.374. A film necessary for shifting the phase of transmitted light having a wavelength of 365 nm by 180 ° when formed on a high-purity synthetic quartz used as a photomask substrate by treating this as a metal film appearing in M. Born, E. Wolf, Principles of Optics. The thickness was calculated, and was 118 nm.

그래서 도 1(b)에 나타낸 바와 같이 광학연마되고 잘 세정된 고순도 합성석영 기판(803)상에 상살한 막형성 조건으로 크롬화합물막(804)을 약 120nm 형성한 바, 파장 365nm의 광투과율은 대락 15%인 본발명의 단층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스(808)를 얻었다. 또한 이 크롬화합물은 산화질화탄화크롬이었다.Thus, as shown in FIG. 1 (b), about 120 nm of the chromium compound film 804 was formed on the optically polished and well-cleaned high purity synthetic quartz substrate 803 under the condition of film formation. The blanks (808) for the single-layer halftone phase shift photomask of this invention which are about 15% were obtained. This chromium compound was chromium oxynitride carbide.

다음에 도 1(c)에 나타낸 바와 같이 이 블랭크스(808)상에 통상의 방법인 전자선 리소그래피법 또는 포토리소그래피법에 의해 유기물을 주성분으로 하는 원하는 레지스트패턴(805)을 얻고, 계속하여 도 1(d)에 나타낸 바와 같이레지스트패턴(805)에서 노출된 반투명막(804)을 CH2CL2: O2= 1 : 2.5의 혼합가스, 압력 0.3Torr의 조건으로 고주파플라즈마 중에서 처리함으로써 선택적으로 드라이 에칭을 하여 원하는 반투명막패턴(806)을 얻었다. 마지막에 남은 레지스트를 통상의 방법으로 박리하여 도 1(e)에 나타낸 바와 같은 본 발명의 단층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크(809)를 얻었다.Next, as shown in Fig. 1 (c), a desired resist pattern 805 containing an organic material as a main component is obtained on this blank 808 by an electron beam lithography method or a photolithography method which is a usual method. As shown in d), the semi-transparent film 804 exposed by the resist pattern 805 is selectively dry-etched by treating in a high frequency plasma under a condition of a mixed gas of CH 2 CL 2 : O 2 = 1: 2.5 and a pressure of 0.3 Torr. The desired translucent film pattern 806 was obtained. The last remaining resist was peeled off in the usual manner to obtain a single layer halftone phase shift photomask 809 of the present invention as shown in Fig. 1 (e).

이 단층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크는 제거된 부분의 치수정밀도, 단면형상, 막두께분포, 투과율분포, 막의 기판에의 밀착성 등 모두 실용에 도움이 될 수 있는 것이었다.This single layer halftone phase shift photomask can be useful for practical purposes such as dimensional accuracy, cross-sectional shape, film thickness distribution, transmittance distribution, and adhesion of the film to the substrate.

[실시예 2]Example 2

다층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 실시예를 도 2의 제조공정을 설명하기 위한 도면을 참조하여 설명한다. 실시예 1과 같은 방법으로 미리 편광해석용 샘플을 제작하여 굴절율 및 소쇠계수를 측정하고, 그것으로 파장 365nm의 광을 180°어긋나게 하기 위하여 필요한 막두께를 계산한 후, 도 2(a)에 나타낸 바와 같이 실제로 고순도 합성석영기판(901)상에 이하의 조건으로 크롬화합물(902)을 계산된 막두께로 형성한 바, 파장 365nm의 광투과율은 약 20%가 되었다.An embodiment of a multilayer halftone phase shift photomask is described with reference to the drawings for explaining the manufacturing process of FIG. In the same manner as in Example 1, a sample for polarization analysis was prepared in advance, the refractive index and the extinction coefficient were measured, and after calculating the film thickness necessary for shifting the light having a wavelength of 365 nm by 180 °, it is shown in Fig. 2 (a). As described above, when the chromium compound 902 was actually formed on the high purity synthetic quartz substrate 901 under the following conditions, the light transmittance having a wavelength of 365 nm was about 20%.

막형성장치 : 플레이너형 DC마그네트론 스퍼터장치Film Forming Device: Planer Type DC Magnetron Sputter Device

타겟 : 금속크롬Target: Metal Chrome

가스 및 유량 : 탄산가스 20sccm + 질소가스 80sccmGas and flow rate: carbon dioxide gas 20sccm + nitrogen gas 80sccm

스퍼터압력 : 3mTorrSputter Pressure: 3mTorr

스퍼터전류 : 6ASputter Current: 6A

다음에 이 크롬화합물(902)상에 이하의 조건으로 금속크롬(903)을 약 10nm 형성한 바, 파장 365nm의 광투과율이 약 12%인 본 발명의 다층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스(906)를 얻었다.Next, when about 10 nm of metal chromium 903 was formed on the chromium compound 902 under the following conditions, the blanks 906 for the multilayer halftone phase shift photomask of the present invention having a light transmittance of about 12% having a wavelength of 365 nm. )

막형성장치 : 플레이너형 DC마그네트론 스퍼터장치Film Forming Device: Planer Type DC Magnetron Sputter Device

타겟 : 금속크롬Target: Metal Chrome

가스 및 유량 : 아르곤가스 100sccmGas and flow rate: argon gas 100sccm

스퍼터압력 : 3mTorrSputter Pressure: 3mTorr

스퍼터전류 : 6ASputter Current: 6A

다음에 도 2(b)에 나타낸 바와 같이 블랭크스(906)상에 통상의 방법인 전자선 리소그래피법 또는 포토리소그래피법에 의해 유기물을 주성분으로 하는 원하는 레지스트패턴(904)을 얻고, 계속하여 도 2(c)에 나타낸 바와 같이 레지스트패턴(904)에서 노출된 반투명막을 CH2CL2: O2= 1 : 2.5의 혼합가스, 압력 0.33Torr의 조건으로 고주파플라즈마 중에서 처리함으로써 선택적으로 드라이 에칭을 단숨에 하여 크롬화합물패턴(905) 및 금속크롬패턴(908)으로 된 원하는 반투명막 패턴(909)을 얻었다. 마지막에 남은 레지스트를 통상의 방법으로 박리하여 도 2(d)에 나타낸 바와 같은 본 발명의 다층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크(907)를 얻었다.Next, as shown in FIG. 2 (b), a desired resist pattern 904 containing an organic material as a main component is obtained by an electron beam lithography method or a photolithography method which is a common method on the blanks 906, and then, FIG. The semi-transparent film exposed by the resist pattern 904 is treated in a high frequency plasma under a mixed gas of CH 2 CL 2 : O 2 = 1: 2.5 and a pressure of 0.33 Torr to selectively dry-etch selectively to provide a chromium compound. A desired translucent film pattern 909 consisting of a pattern 905 and a metal chrome pattern 908 was obtained. The last remaining resist was peeled off in the usual manner to obtain a multilayer halftone phase shift photomask 907 of the present invention as shown in Fig. 2 (d).

크롬화합물을 주체로 하는 층(902)과 금속크롬막(903)은 같은 크롬원자를 모체로 하고 있기 때문에 에칭특성은 거의 동일하므로 이 다층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크(907)의 패턴가공특성은 실시예 1에 나타낸 바와 같은 단층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크와 거의 동일하다.Since the layer 902 mainly composed of a chromium compound and the metal chromium film 903 have the same chromium atom as a parent, the etching characteristics are almost the same, so that the pattern processing characteristics of the multilayer halftone phase shift photomask 907 are performed. It is almost the same as the single-layer halftone phase shift photomask as shown in Example 1.

이 2층 하프톤 위상쉬프트 포토마스크도 치수정밀도, 단면형상, 막두께분포, 투과율분포, 막의 기판에의 밀착성 등 모두 실용에 도움이 될 수 있는 것이었다.The two-layer halftone phase shift photomask can also be useful for practical purposes such as dimensional accuracy, cross-sectional shape, film thickness distribution, transmittance distribution, and adhesion of the film to the substrate.

[실시예3]Example 3

우선 광학연마된 석영기판상에 CrOXNYCZ을 막두께 125nm가 되도록 형성한다. 이 막의 i선(365nm)의 투과율은 13%, e선(546nm)에서의 투과율은 45%이다. 다음에 이 막위에 CrN막을 9nm 형성한다. 이 CrN막의 i선 투과율은 60%, e선에서의 투과율은 59%이다. 이 2층적층막에서의 투과율은 i선의 투과율은 7.8%, e선에서의 투과율은 26.6%가 된다. 이때의 CrN막의 i선에서의 굴절율은 1.9, CrOXNYCZ막의 i선에서의 굴절율은 2.4이다. 통상적으로 이들 막의 형성에는 스퍼터링이 사용된다.First, CrO X N Y C Z is formed on the optically polished quartz substrate so as to have a thickness of 125 nm. The i-line (365 nm) transmittance of this film is 13% and the e-ray (546 nm) is 45%. Next, a 9 nm CrN film is formed on this film. The i-ray transmittance of this CrN film is 60%, and the transmittance in e-ray is 59%. The transmittance in this two-layer laminated film is i-line transmittance of 7.8% and e-line transmission of 26.6%. At this time, the refractive index at line i of the CrN film is 1.9, and the refractive index at line i of the CrO X N Y C Z film is 2.4. Typically, sputtering is used to form these films.

다음에 이 블랭크스상에 i선레지스트 NPR-895i(나가세산교오(주)제)를 스핀 코팅하고 프리베이크처리를 함으로써 두께 0.1㎛~2.0㎛의 레지스트층을 형성한다. 기판으로는 석영, 고순도석영이 바람직하나. 저팽창유리, MgF2, CaF2등을 사용할 수도 있다. 레지스트층의 가열처리는 레지스트의 종류에 따라 다르나, 통상적으로 80℃~150℃에서 5분~60분 행한다.Next, a resist layer having a thickness of 0.1 µm to 2.0 µm is formed by spin coating i-line resist NPR-895i (manufactured by Nagase Sanyo Co., Ltd.) on the blank and prebaking. Quartz and high-purity quartz are preferred as the substrate. Low expansion glass, MgF 2 , CaF 2 and the like can also be used. The heat treatment of the resist layer varies depending on the type of resist, but is usually performed at 80 ° C to 150 ° C for 5 minutes to 60 minutes.

다음에 CORE-2564(Etec Systems Inc.제) 등의 레이저노광장치를 사용하여 소정의 패턴을 노광하고, TMAH(테트라메틸암모늄하이드라이드)를 주성분으로 하는 현상액으로 레지스트층을 현상한 후 물로 린스한다.Next, a predetermined pattern is exposed using a laser exposure apparatus such as CORE-2564 (manufactured by Etec Systems Inc.), the resist layer is developed with a developer mainly composed of TMAH (tetramethylammonium hydride), and then rinsed with water. .

다음에 필요에 따라 가열처리 및 디스컴처리하여 레지스트패턴의 레지스트스컴 등을 제거한 후에 레지스트패턴의 개구부에서 노출하는 피가공부의 반투명막을 CH2Cl2+ O2가스를 사용한 에칭 플라즈마에 의해 드라이 에칭하여 차광팬턴을 형성한다. 또한 이 차광팬턴의 형성은 에칭가스 플라즈마에 의한 드라이 에칭 대신에 웨트 에칭으로 해도 된다.Next, if necessary, heat treatment and decompression are performed to remove the resist pattern of the resist pattern, and then dry etching the semi-transparent film of the portion to be exposed from the opening of the resist pattern by etching plasma using CH 2 Cl 2 + O 2 gas. To form a shading pann. The shading pant may be formed by wet etching instead of dry etching by etching gas plasma.

이와 같이 하여 에칭한 후에 남아 있는 레지스트를 산소 플라즈마에 의해 제거하여 하프톤 위상쉬프트 포토마스크가 완성된다.After etching in this manner, the remaining resist is removed by oxygen plasma to complete a halftone phase shift photomask.

이 마스크의 투과율은 i선(365nm)에서 10%, e선에서 29%이고, 비교검사장치 KLA-219HRL-PS(KAL사제)를 사용하여 문제없이 검사 가능하였다. 또한 투과형 치수측정장치 MPA-3(니콘(주)제)를 사용한 치수측정도 문제는 발생하지 않았다.The transmittance of this mask was 10% at i-ray (365 nm) and 29% at e-ray, and was inspected without any problem using the comparative inspection apparatus KLA-219HRL-PS (manufactured by KAL). Moreover, the dimension measurement using the transmissive dimension measuring apparatus MPA-3 (made by Nikon Corporation) did not produce a problem.

다음에 본 발명 위상쉬프트 포토마스크를 사용한 경우의 전사특성의 개선효과에 대하여 설명한다.Next, the effect of improving transfer characteristics when the phase shift photomask of the present invention is used will be described.

예를 들면 i선(365nm)을 사용한 5 : 1의 축소투영노광장치(N.A=0.5)를 사용하여 0.4㎛ 의 홀패턴을 웨이퍼상의 1㎛ 두께의 포지티브형 노보락 레지스트에 전사하려고 한 경우, 통상의 포토마스크를 사용한 경우와 본 발명 위상쉬프트 포토마스크를 사용한 경우의 초점심도(0.4㎛의 개구를 얻는 초점어긋남의 허용도)에 대하여 조사했다. 이 결과, 통상의 포토마스크에서는 웨이퍼상에서 0.6㎛의 초점심도밖에 얻을 수 없었으나, i선에 대해 위상 180°, 투과율 10%인 본 발명 위상쉬프트포토마스크를 사용하면 웨이퍼상에서 1.2㎛의 초점심도를 얻을 수 있었다. 이것에 의해 i선의 축소투영노광장치에서 1㎛정도의 단차가 있는 실제디바이스의 웨이퍼상에서 0.4㎛의 홀 형성이 가능해졌다.For example, when an attempt is made to transfer a 0.4 µm hole pattern to a 1 µm thick positive novolac resist on a wafer using a 5: 1 reduction projection exposure apparatus (NA = 0.5) using an i-line (365 nm), The depth of focus (tolerance of the deviation of the focal spot which obtains an opening of 0.4 mu m) was investigated in the case of using the photomask and in the case of using the phase shift photomask of the present invention. As a result, in the conventional photomask, only a depth of 0.6 µm was obtained on the wafer, but using the phase shift photomask of the present invention having a phase of 180 ° and a transmittance of 10% with respect to the i-line, a depth of 1.2 µm was achieved on the wafer. Could get This makes it possible to form holes of 0.4 mu m on wafers of actual devices having a step of about 1 mu m in the i-line reduced projection exposure apparatus.

또한 g선(파장 : 436nm)의 축소투영노광장치에서도 i선과 마찬가지로 g선에 대해 위상 및 투과율을 최적화한 본 발명 위상쉬프트 포토마스크를 사용하는 것으로, 통상의 포토마스크에 비해 초점심도의 개선이 얻어졌다.In addition, in the reduced projection exposure apparatus of g line (wavelength: 436 nm), the phase shift photomask of the present invention, which is optimized for phase and transmittance with respect to g line, is used similarly to the i line, thereby improving the depth of focus compared to a conventional photomask. lost.

본 발명 위상쉬프트 포토마스크를 사용한 노광법에 의하면, 초점심도가 개선되어 노광불량발생을 방지하는 것이 가능해지기 때문에 반도체장치의 제조공정에 있어서 수율의 향상을 도모할 수 있다. 이 노광법은 4M, 16M, 64M, 256M 등의 DRAM, SRAM, 플래시(flash)메모리나 ASIC, 마이크로컴퓨터, GaAs 등의 반도체장치의 제조공정에서 유효하게 사용할 수 있으며, 또 단체(單體) 반도체 디바이스나 액정디스플레이의 제조공정에서도 충분히 사용할 수 있다.According to the exposure method using the phase shift photomask of the present invention, since the depth of focus can be improved to prevent the occurrence of exposure failure, the yield can be improved in the manufacturing process of the semiconductor device. This exposure method can be effectively used in the manufacturing process of semiconductor devices such as DRAM, SRAM, flash memory, ASIC, microcomputer, GaAs, etc. of 4M, 16M, 64M, and 256M. It can fully use also in the manufacturing process of a device and a liquid crystal display.

[실시예 4]Example 4

반투명막의 층 구성으로는 도 12의 3층구조를 사용한다.As the layer structure of the translucent film, the three-layer structure shown in Fig. 12 is used.

노광파장은 365nm로 한다. 기판을 석영으로 하면 굴절율은 1.475, 막(7), 막(9)을 산화질화탄화크롬, 막(8)을 질화크롬으로 하면 굴절율과 소쇠계수는 기판(1)에서 순서대로 n0: 1.475, n1: 2.46, k1:0.29, n2: 1.94, k2: 3.15, n3:2.46, k3: 0.29, n4: 1이 된다. 또한 막(7)의 두께를 h1, 막(8)의 두께를 h2, 막(9)의 두께를 h3로 한다. 이때 h1= 70nm, h2= 5nm, h3= 54.9nm로 하면 막형성부와 미형성부의 위상차 Ф는 계면위상차를 고려하면 Ф= 171°가 된다.The exposure wavelength is 365 nm. When the substrate is quartz, the refractive index is 1.475, and the film 7 and the film 9 are chromium oxynitride carbides, and the film 8 is chromium nitride. The refractive index and extinction coefficient are in the order of n 0 : 1.475, n 1 : 2.46, k 1 : 0.29, n 2 : 1.94, k 2 : 3.15, n 3 : 2.46, k 3 : 0.29, n 4 : 1. Further, the thickness of the film 7 is h 1 , the thickness of the film 8 is h 2 , and the thickness of the film 9 is h 3 . At this time, when h 1 = 70 nm, h 2 = 5 nm, and h 3 = 54.9 nm, the phase difference Ф of the film forming part and the unformed part becomes Ф = 171 ° considering the interface phase difference.

이때 (n2- 1)△h2+ (n3- 1)△h3= 0의 관계를 충족시키도록 막(8)의 두께를 △h2만큼, 막(9)의 두께를 △h3만큼(단, △h2,△h3모두 정은 막두께의 증가, 부는 막두께의 감소를 나태냄) 변화시켜도 위상차는 변화하지 않는다. 이 관계를 충족시키기 위하여 h2, h3를 변화시킨 경우의 투과율 변화를 도 15에 나타낸다. 투과율은 식(2)와 상기 각 막의 광학정수로 계산했다.The (n 2 - 1) △ h 2 + (n 3 - 1) △ h 3 = 0 for the thickness of △ h 2 by a film (9) a thickness to meet the requirements of the film (8) a relationship between △ h of 3 However, even if Δh 2 and Δh 3 are both changed, the phase difference does not change even if the positive value increases the film thickness and the wealth indicates a decrease in the film thickness. 15 shows changes in transmittance when h 2 and h 3 are changed to satisfy this relationship. The transmittance | permeability was computed by Formula (2) and the optical constant of each said film | membrane.

이 도 15에서 도 12와 같은 3층구조를 만들어 냄으로써 막질을 변경하는 일없이 위상차를 유지한 채 2층의 막두께 변화만으로 투과율을 제어할 수 있음을 알 수 있다. 또한 막(7), 막(9)에는 산화질화탄화크롬을 사용하고 있으나, 이 대신에 막(7)에는 산화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화크롬, 산화질화탄화크롬 중 1종, 막(8)에는 크롬, 질화크롬 중 1종, 막(9)에는 산화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화크롬, 산화질화탄화크롬 중 1종을 사용할 수 있다. 또한 막(7)과 막(9)은 동일한 재질이 아니어도 된다.It can be seen that the transmittance can be controlled by only changing the film thickness of the two layers while maintaining the phase difference without changing the film quality by creating the three-layer structure as shown in FIG. In addition, chromium oxynitride carbide is used for the membranes 7 and 9, but instead of chromium oxide, chromium oxynitride, chromium oxide chromium, chromium oxynitride carbides, the membrane (8) is used instead of the membrane (7). ), One kind of chromium or chromium nitride may be used, and the film 9 may be one of chromium oxide, chromium oxynitride, chromium oxide carbide, and chromium oxynitride carbide. In addition, the film 7 and the film 9 may not be the same material.

이 실시예에서는 제 12도와 같은 3층구조를 사용하여 설명하였으나, 도 11과 같은 2층구조라도 동일한 제어가 가능하다.In this embodiment, the three-layer structure as shown in FIG. 12 is described, but the same control is possible even in the two-layer structure shown in FIG.

[실시예 5]Example 5

반투명막의 층 구성으로 도 12의 3층구조를 사용했다.The three-layer structure of FIG. 12 was used as the layer structure of the translucent membrane.

노광파장은 365nm로 한다. 기판(1)을 석영으로 하면 굴절율은 1.475, 막(7), 막(9)을 산화질화탄화크롬, 막(8)을 질화크롬으로 하면 굴절율과 소쇠계수는기판(1)에서 순서대로 n0: 1.475, n1: 2.46, k1: 0.29, n2: 1.94, k2: 3.15, n3: 2.46, k3: 0.29, n4: 1이 된다. 또 막(7)의 두께를 h1,, 막(8)의 두께를 h2,막(9)의 두께를 h3로 한다. 이때 h1= 8nm, h2= 10nm, h3= 120nm로 하면 막형성부와 미형성부의 위상차 Ф는 계면위상차를 고려하면 Ф = 181°가 된다.The exposure wavelength is 365 nm. When the substrate 1 is made of quartz, the refractive index is 1.475, and the film 7, the film 9 are made of chromium oxynitride carbide, and the film 8 is made of chromium nitride . : 1.475, n 1 : 2.46, k 1 : 0.29, n 2 : 1.94, k 2 : 3.15, n 3 : 2.46, k 3 : 0.29, n 4 : 1. The thickness of the film 7 is h 1, the thickness of the film 8 is h 2 , and the thickness of the film 9 is h 3 . At this time, when h 1 = 8 nm, h 2 = 10 nm, and h 3 = 120 nm, the phase difference Ф of the film forming part and the unformed part becomes Ф = 181 ° considering the interface phase difference.

이때 h1+ h3= 128nm의 관계를 충족시키도록 막(7), 막(9)의 막두께 h1, h3를 변화시켜도 위상차는 변화하지 않는다. 이 관계를 충족시키도록 h1, h3를 변화시킨 경우의 마스크표면, 마스크이면의 반사율 변화를 도 16에 나타낸다. 반사율은 식(3)과 상기 각 막의 광학정수로 계산했다.At this time, even if the thicknesses h 1 and h 3 of the films 7 and 9 are changed to satisfy the relationship of h 1 + h 3 = 128 nm, the phase difference does not change. So as to satisfy the relationship h 1, the mask surface of a case where changing the h 3, shows a change in reflectance when the mask in Fig. The reflectance was calculated by the formula (3) and the optical constant of each film.

이 도면에서 도 12와 같은 3층구조를 사용하면 마스크표면, 마스크이면의 반사율을 막두께를 변경함으로써 제어할 수 있음을 알 수 있다. 또한 막(7), 막(9)에는 산화질화탄화크롬을 사용하고 있으나, 이 대신에 막(7)에는 산화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화크롬, 산화질화탄화크롬 중 1종, 막(8)에는 크롬, 질화크롬 중 1종, 막(9)에는 산화크롬, 산화질화크롬, 산화탄화크롬,산화질화탄화크롬 중 1종을 사용할 수 있다. 또한 막(7)과 막(9)은 동일한 재질이 아니어도 된다.In this figure, it can be seen that by using the three-layer structure as shown in Fig. 12, the reflectances on the mask surface and the mask back surface can be controlled by changing the film thickness. In addition, chromium oxynitride carbide is used for the membranes 7 and 9, but instead of chromium oxide, chromium oxynitride, chromium oxide chromium, chromium oxynitride carbides, the membrane (8) is used instead of the membrane (7). ), One kind of chromium or chromium nitride may be used, and the film 9 may be one of chromium oxide, chromium oxynitride, chromium oxide carbide, and oxynitride carbide chromium. In addition, the film 7 and the film 9 may not be the same material.

[실시예 6]Example 6

광학연마된 석영기판상에 타겟에 크롬, 스퍼터가스로서 질소와 탄산가스의 혼합가스를 사용한 반응성 스퍼터링을 사용하여 가스유량비를 제어함으로써 i선 굴절율 2.50, i선 소쇠계수 0.27인 산화질화탄화크롬을 막두께 116nm가 되도록 형성한다. 다음에 아르곤과 질소를 사용한 반응성 스퍼터링을 사용하여 가스유량비를 제어함으로써 i선 굴절율 1.93, i선 소쇠계수 3.15인 질화크롬을 막두께 10nm가 되도록 형성한다. 이 막의 시트저항은 26Ω/□이다. 이때의 i선 투과율은 7.0%가 된다.Reactive sputtering using chromium and a mixture of nitrogen and carbon dioxide as a sputter gas to the target on the optically polished quartz substrate to control the gas flow rate ratio so that the film thickness of chromium oxynitride carbide having i-line refractive index 2.50 and i-line extinction coefficient 0.27 It is formed to be 116nm. Next, by controlling the gas flow rate using reactive sputtering using argon and nitrogen, chromium nitride having an i-line refractive index of 1.93 and an i-line extinction coefficient of 3.15 is formed to have a film thickness of 10 nm. The sheet resistance of this film is 26 kW / square. The i-ray transmittance at this time is 7.0%.

다음에 이 블랭크상에 전자선레지스트 EBR-900(도오레(주)제)을 스핀코팅하고, 110℃에서 프리베이크처리를 함으로써 두께 500nm의 레지스트층을 형성한다.Next, an electron beam resist EBR-900 (manufactured by Toray Co., Ltd.) is spin-coated on the blank, and a resist layer having a thickness of 500 nm is formed by prebaking at 110 ° C.

다음에 전자선노광장치 MEBESIV(Etec Systems Inc.제)에 의해 소정의 패턴을 노광한다. 이때 최상층에 도전성의 질화크롬을 사용함으로써 노광시의 충전은 방지되고 레지스트패턴의 위상어긋남은 발생하지 않는다.Next, a predetermined pattern is exposed by the electron beam exposure apparatus MEBESIV (manufactured by Etec Systems Inc.). At this time, by using the conductive chromium nitride for the uppermost layer, charging during exposure is prevented and phase shift of the resist pattern does not occur.

다음에 TMAH(테트라메틸암모늄하이드라이드)를 주성분으로 하는 현상액으로 현상, 순수(純水)린스함으로써 레지스트패턴을 형성한다.Next, a resist pattern is formed by developing and rinsing pure water with a developer mainly composed of TMAH (tetramethylammonium hydride).

다음에 필요에 따라 가열처리 및 디스컴처리하여 레지스트의 스컴 등을 제거한 후에 레지스트패턴의 개구부에서 노출하는 피가공부의 반투명막을 CH2C12+ 02와 산소의 혼합가스에 의한 드라이 에칭으로 가공하여 반투명패턴을 형성한다.Then, if necessary, heat treatment and decompression are performed to remove the resist scum and the like, and then the semi-transparent film to be exposed from the opening of the resist pattern is processed by dry etching with a mixed gas of CH 2 C 1 2 + 0 2 and oxygen. To form a translucent pattern.

이와 같이 하여 에칭한 후에 남아 있는 레지스트를 산소플라즈마에 의해 제거하여 세정, 검사, 수정함으로써 양호한 하프톤 위상쉬프트 포트마스크가 완성된다.Thus, after the etching, the remaining resist is removed by oxygen plasma, and cleaned, inspected, and corrected, thereby completing a good halftone phase shift port mask.

이 실시예에서는 도 10과 같은 2층구조를 사용하여 설명하였으나, 도 12와 같은 3층구조라도 동일한 제어가 가능하다.In this embodiment, the two-layer structure as shown in FIG. 10 has been described, but the same control is possible even in the three-layer structure shown in FIG.

반투명막의 층 구성으로 도 11의 2층구조를 사용하여 막(5)을 질화크롬, 막(6)을 산화질화탄화크롬으로 제작했다. 노광파장은 λi= 365nm(i선) 및 λg = 436nm(g선)로 한다. i선에 대한 막(5) 및 막(6)의 굴절율과 소쇠계수는 각각 n1i= 1.94, k1i= 3.15, n2i= 2.47, k2i= 0.29이고, 동일 조성의 막(5) 및 막(6)의 g선에 대한 굴절율과 소쇠계수는 각각 n1g= 2.36, kig= 3.51, n2g= 2.38, k2g= 0.14였다.Using the two-layer structure shown in FIG. 11 as a layer structure of the translucent film, the film 5 was made of chromium nitride and the film 6 was made of chromium oxynitride carbide. The exposure wavelength is set to lambda i = 365 nm (i line) and lambda g = 436 nm (g line). The refractive indices and extinction coefficients of the film 5 and the film 6 with respect to the i-line are n 1i = 1.94, k 1i = 3.15, n 2i = 2.47, k 2i = 0.29, respectively, and the film 5 and the film of the same composition. The refractive index and extinction coefficient for g line of (6) were n 1g = 2.36, k ig = 3.51, n 2g = 2.38, and k 2g = 0.14, respectively.

그래서 i선용 층 구성으로 막(5) 및 막(6)의 막두께를 각각 h1i= 10nm, h2i= 125nm, g선용 층 구성으로 각각 h1g= 15nm, h2g= 160nm가 되도록 형성함으로써 i선 및 g선에 대해 위상차가 약 180°, 투과율이 6~8%인 블랭크스를 각각 제작할 수 있었다.Therefore, the film thicknesses of the film 5 and the film 6 in the i-line layer structure are formed such that h 1i = 10 nm, h 2i = 125 nm, and g 1-layer layer structure, respectively, h 1g = 15 nm and h 2g = 160 nm. Blanks each having a phase difference of about 180 ° and a transmittance of 6 to 8% were produced with respect to the line and the g line.

또한 상기 수치를 사용하여 식(1)에 의거해서 위상차를 평가해야 하나, 간편하게 식(2)의 a값으로 평가해 보면 i선에 대해 a = 0.53, g선에 대해 a = 0.55가 되고, a = 1/2에 가까우므로 합리적인 막두께 선택임을 확인할 수 있다.In addition, the phase difference should be evaluated based on Equation (1) using the above numerical value, but if it is simply evaluated by a value of Equation (2), a = 0.53 for i line and a = 0.55 for g line, a Since it is close to 1/2, it can be confirmed that it is a reasonable film thickness selection.

본 구조의 이점은 다음과 같다.The advantages of this structure are as follows.

(1) 막형성 조건을 변경하지 않고 막형성 시간을 변경하는 것만으로 i선용 및 g선용 블랭크스를 제작할 수 있으므로 제조안정성이 높아지고 공정관리가 용이해진다.(1) Blanks for i-rays and g-rays can be produced simply by changing the film formation time without changing the film-forming conditions, thereby increasing manufacturing stability and facilitating process management.

(2) 특성평가해야 할 재료가 몇개의 조성만이면 되므로 품질보증이 용이해진다.(2) Quality assurance is easy because only a few compositions need to be characterized.

[실시예 8]Example 8

도 19는 본 발명의 일실시예인 하프톤 위상쉬프트 포토마스크를 모식적으로 나타낸 단면도이다. 광학연마된 석영유리로 된 투명기판(301)상에 PVD법에 의해 형성된 크롬, 산소, 질소를 성분로 하는 크롬화합물로 된 두께 70nm의 제1반투명막(302)과, 같은 방법으로 형성된 크롬, 산소, 질소, 탄소를 성분으로 하는 크롬화합물로 된 두께 65nm의 제2반투명막(303)이 적층되고, 각각이 패턴형성된 제1반투명막패턴(302)과 제2반투명막팬턴(303)이 반투명층패턴(304)을 구성하고 있다. 또한 제1반투명막(302)과 제2반투명막(303)의 356nm에서의 굴절율은 각각 2.3과 2.4였다. 각 층의 굴절율은 막형성 조건을 제어함으로써 20% 정도는 조정가능하였다.19 is a cross-sectional view schematically showing a halftone phase shift photomask according to an embodiment of the present invention. The first semi-transparent film 302 having a thickness of 70 nm made of chromium compound composed of chromium, oxygen and nitrogen formed by PVD on the transparent substrate 301 made of optically polished quartz glass, and formed of chromium, A second semitransparent film 303 having a thickness of 65 nm made of a chromium compound composed of oxygen, nitrogen, and carbon is stacked, and the first semitransparent film pattern 302 and the second semitransparent film pattern 303 each having a patterned pattern are translucent. The layer pattern 304 is comprised. The refractive indices at 356 nm of the first semitransparent film 302 and the second semitransparent film 303 were 2.3 and 2.4, respectively. The refractive index of each layer was about 20% adjustable by controlling the film forming conditions.

도 20은 이 실시예의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 반투명층(304)영역에 있어서의 파장 200~800nm 범위에서의 광의 분광투과율의 일예를 나타내는 것으로, 365nm에서의 투과율은 11.5%와 3~35% 범위내로 조정되어 있다. 각 층의 투과율은 막형성 조건 및 막두께를 제어함으로써 조정가능하였다.Fig. 20 shows an example of the spectral transmittance of light in the wavelength range of 200 to 800 nm in the semi-transparent layer 304 region of the halftone phase shift photomask of this embodiment, wherein the transmittances at 365 nm are 11.5% and 3 to 35%. It is adjusted within the range. The transmittance of each layer was adjustable by controlling the film forming conditions and the film thickness.

이 실시예에 의해 형성된 투명기판(301)상의 2층으로 된 반투명층(304)이 에칭가공된 부분을 비스듬히 위쪽에서 전자주사현미경(SEM)으로 보면, 에칭특성의 차이에 따라 반투명층 단면이 2개 부분으로 분리되어 있고, 또 단부가 기판면에 대해 수직이 되도록 조정되어 있음을 알 수 있었다.When the two-layer semi-transparent layer 304 formed on the transparent substrate 301 formed by this embodiment is etched at an oblique angle from the top, the cross section of the semi-transparent layer is changed according to the difference in etching characteristics. It turned out that it is divided into two parts, and the edge part is adjusted so that it may become perpendicular | vertical with respect to a board | substrate surface.

또한 도 21(a)~(c)는 이 실시예의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.21 (a) to 21 (c) are cross-sectional views for explaining the manufacturing method of this embodiment.

우선 도 21(a)에 나타낸 바와 같이 광학연마된 석영유리로 된 투명기판(301)상에 크롬을 타겟으로 하여 아르곤, 산소, 질소의 혼합가스를 사용한 스퍼터링법에 의해 제1반투명막(302)을 두께 70nm만큼 형성하고, 또 그 위에 혼합가스를 아르곤, 산소, 질소, 이산화탄소의 혼합가스를 사용한 스퍼터링법에 의해 제2반투명막(303)을 두께 65nm만큼 적층함으로써 2층으로 된 반투명층(304)을 형성한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스가 완성되었다.First, as shown in FIG. 21 (a), the first semitransparent film 302 is formed by sputtering using a mixture of argon, oxygen, and nitrogen with chromium as a target on a transparent substrate 301 made of optically polished quartz glass. Is formed by a thickness of 70 nm, and the second semitransparent film 303 is laminated by a thickness of 65 nm by sputtering using a mixed gas of argon, oxygen, nitrogen, and carbon dioxide thereon to form a semitransparent layer 304 having two layers. The blanks for halftone phase shift photomask in which the () was formed were completed.

이때의 제1반투명막(302)과 제2반투명막(303)의 파장 365nm에서의 굴절율은 각각 2.3과 2.4였다. 또한 파장 200~800nm 범위의 광투과율은 도 20의 경우와 동일하였다.The refractive index at wavelength 365nm of the 1st semi-transparent film 302 and the 2nd semi-transparent film 303 at this time was 2.3 and 2.4, respectively. In addition, the light transmittance in the wavelength range of 200-800 nm was the same as the case of FIG.

다음에 도 21(b)에 나타낸 바와 같이 반투명층(304)상에 통상의 방법인 전자선리소그래피나 포토리소그래피를 사용하여 유기물을 주성분으로 하는 원하는 레지스패턴(306)을 형성하였다.Next, as shown in Fig. 21B, a desired resist pattern 306 mainly composed of organic material was formed on the semitransparent layer 304 by using electron beam lithography or photolithography, which is a common method.

다음에 도 21(c)에 나타낸 바와 같이 C12, CC14, CHC13, CH2C12등에 산소를 첨가한 혼합가스를 사용한 드라이 에칭법에 의해 레지스트패턴(306)에서 노출한 반투명층(304)을 연속적으로 에칭함으로써 원하는 발출패턴(305)을 형성했다. 마지막에 남은 레지스트(306)를 플라즈마 애싱(ashing)이나 습식박리액으로 제거함으로써 도 19에 나타낸 본 발명에 의한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 일실시예가 완성되었다.Next, as shown in Fig. 21 (c), the semitransparent layer 304 exposed in the resist pattern 306 by a dry etching method using a mixed gas in which oxygen is added to C1 2 , CC1 4 , CHC1 3 , CH 2 C1 2 and the like. ) Is continuously etched to form a desired extraction pattern 305. One embodiment of the halftone phase shift photomask according to the present invention shown in FIG. 19 was completed by removing the remaining resist 306 with plasma ashing or a wet stripper.

[실시예 9]Example 9

도 22에 다른 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 블랭크스의 실시예의 단면도를나타낸다. 이 블랭크스는 광학연마된 석영유리로 된 투명기판(301)상에 실시예 8과 같은 스퍼터링법에 의해 크롬, 산소, 질소, 탄소를 성분으로 하는 크롬화합물로 된 두께 70~90nm의 제1반투명막(307)을 형성하고, 200℃~400℃의 온도에서 진공가열처리를 10~30분 정도 하여 막조직과 표면을 개선한 후 다시 제1반투명막(307)과 같은 형성방법에 의해 크롬화합물로 된 두께 40~70nm의 제2반투명막(308)을 제1반투명막(307)상에 적층해서 반투명막(309)을 형성하여 본 발명에 관한 실시예 9의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 블랭크스가 완성되었다.Fig. 22 shows a sectional view of an embodiment of another halftone phase shift photomask blank. This blank is formed on a transparent substrate 301 made of optically polished quartz glass by the same sputtering method as in Example 8, the first semitransparent film having a thickness of 70 to 90 nm made of a chromium compound composed of chromium, oxygen, nitrogen and carbon. 307 is formed, and the vacuum heating treatment is performed at a temperature of 200 ° C. to 400 ° C. for about 10 to 30 minutes to improve the film structure and the surface, and then the chromium compound is formed by the same method as the first translucent film 307. A second semitransparent film 308 having a thickness of 40 to 70 nm was laminated on the first semitransparent film 307 to form a semitransparent film 309, thereby completing the halftone phase shift photomask blanks of Example 9 of the present invention. .

이 실시예의 경우, 제2반투명막(308)은 제1반투명막(307)의 표면개질(改質) 후에 형성되기 때문에 한꺼번에 단층형성된 반투명층에 비해 주상조직이 미세하므로 이 2층으로 된 반투명층(309)을 갖는 본 발명의 실시예 9의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 블랭크스는 에칭가동정밀도가 보다 양호하였다.In this embodiment, since the second semi-transparent film 308 is formed after the surface modification of the first semi-transparent film 307, the columnar structure is fine compared to the semi-transparent layer formed at the same time, so the semi-transparent layer of two layers is formed. The halftone phase shift photomask blank of Example 9 of the present invention having (309) had better etching operation accuracy.

또한 실시예 9에서는 크롬, 산소, 질소, 탄소를 성분으로 하는 크롬화합물에 한정하였으나, 크롬, 산소 또는 크롬, 산소, 질소 또는 크롬, 산소, 탄소를 성분으로 하는 크롬화합물이라도 된다.In Example 9, the chromium compound containing chromium, oxygen, nitrogen, and carbon is limited, but chromium, oxygen, or chromium compound containing chromium, oxygen, nitrogen, or chromium, oxygen, and carbon may be used.

이상의 설명으로 분명히 알 수 있는 바와 같이 본 제1발명에 의한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 이를 위한 블랭크스는 구조가 간단하여 제판공정을 단축할 수 있어 비용절감, 수율의 향상을 달성할 수 있을 뿐만 아니라 종래의 크롬 포토마스크의 제조라인 대부분을 그대로 사용할 수 있기 때문에 실용화가 매우 용이해진다.As can be clearly seen from the above description, the halftone phase shift photomask and the blank for the same according to the first invention have a simple structure, which can shorten the plate making process, thereby reducing cost and improving yield. Since the manufacturing line of the conventional chromium photomask can be used as it is, practical use becomes very easy.

또한 본 제2발명의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스에 의하면 통상의 포토마스크와 동일한 공정, 동일한 검사공정, 동일한 수정공정이 가능해진다. 그 때문에 종래 공정증가, 결함수정 불가능에 의해 수율이 저하되어 비용이 상승되었던 하프톤 위상쉬프트 포토마스크를 통상의 포토마스크와 거의 같은 비용으로 생산 가능하게 되었다. 또한 전자선노광시의 충전방지가 가능하게 되고, 또 막두께의 조합에 의해 투과율과 반사율을 제어하는 것이 가능해졌다.In addition, according to the blanks for the halftone phase shift photomask and the halftone phase shift photomask of the second invention of the present invention, the same steps, the same inspection steps, and the same modification steps as those of ordinary photomasks are possible. As a result, halftone phase shift photomasks, which have been reduced in yield due to the increase of conventional processes and the impossibility of defect correction, have been increased, can be produced at about the same cost as a conventional photomask. In addition, charging can be prevented during electron beam exposure, and the combination of the film thicknesses enables the control of the transmittance and the reflectance.

또한 각 층의 막조성을 동일하게 유지한 채 각 층의 막두께를 조정함으로써 적어도 다른 2노광광에 대해 최적 다층구조를 각각 실현할 수 있다.In addition, by adjusting the film thickness of each layer while maintaining the same film composition of each layer, an optimum multilayer structure can be realized for at least two different exposure lights, respectively.

또한 본 제3발명의 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스에 의하면, 반투명층을 물리적 기상성장법으로 형성한 크롬화합물로 된 구성으로 하였으므로 종래부터 포토마스크의 깨끗한 세정에 사용되고 있는 브러시세정, 고압수세정, 초음파세정 등의 물리적 세정이 그대로 적용가능하기 때문에 통상의 포토마스크와 동등 또는 그 연장상의 품질을 갖는 깨끗한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크 및 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스를 제조할 수 있다. 또한 하프톤 위상쉬프트 포토마스크의 반투명층이 종래의 도포유리를 사용하는 경우의 반분 이하로 되기 때문에 보다 수직인 가공단면을 갖는 고정밀도인 것이 제조 가능하게 된다.In addition, according to the blanks for the halftone phase shift photomask and the halftone phase shift photomask of the third aspect of the present invention, since the translucent layer is made of a chromium compound formed by physical vapor deposition, it is conventionally used for clean cleaning of the photomask. Because physical cleaning such as brush cleaning, high pressure water cleaning, ultrasonic cleaning, etc. can be applied as it is, clean halftone phase shift photomasks and blanks for halftone phase shift photomasks having the same or extended quality as conventional photomasks can be used. It can manufacture. In addition, since the semi-transparent layer of the halftone phase shift photomask is less than half of that in the case of using conventional coated glass, it is possible to manufacture a high precision having a more vertical processing cross section.

Claims (4)

투명기판상에 투명한 영역과 물리적 기상성장법에 의해 형성한 크롬화합물로 된 반투명층 영역을 구비하고, 전사시의 노광파장에 대해 투명한 영역의 투과율을 100%로 했을 때 반투명층 영역의 투과율이 3∼35%이고, 또 반투명층 영역이 투명한 영역에 대해 노광파장의 위상을 실질상 180° 쉬프트시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크.A transparent region on the transparent substrate and a semitransparent layer region made of chromium compound formed by physical vapor deposition method, and the transmissivity of the translucent layer region is 3 when the transmittance of the transparent region is 100% with respect to the exposure wavelength during transfer. A halftone phase shift photomask, wherein the phase of the exposure wavelength is substantially shifted by 180 ° with respect to a region in which the translucent layer region is ˜35% and is transparent. 제1항에 있어서, 상기 크롬화합물이 크롬, 산소 또는 크롬, 산소, 질소 또는 크롬, 산소, 탄소 또는 크롬, 산소, 질소, 탄소로 되고, 또 상기 반투명층이 단층막 또는 2층 이상의 다층막으로 된 것을 특징으로 하는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크.The method of claim 1, wherein the chromium compound is chromium, oxygen or chromium, oxygen, nitrogen or chromium, oxygen, carbon or chromium, oxygen, nitrogen, carbon, and the translucent layer is a single layer film or a multilayer film of two or more layers. A halftone phase shift photomask, characterized in that. 투명기판상에 물리적 기상성장법에 의해 형성한 크롬화합물로 된 반투명층을 구비하고, 전사시의 노광파장에 대해 투명기판의 투과율을 100%로 했을 때 반투명층의 투과율이 3∼35%이고, 또 반투명층의 노광파장의 위상쉬프트량이 실질상 180°가 되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스.A translucent layer of a chromium compound formed on the transparent substrate by physical vapor deposition is provided, and the transmittance of the translucent layer is 3 to 35% when the transmittance of the transparent substrate is 100% with respect to the exposure wavelength during transfer. A blank for a halftone phase shift photomask, wherein the phase shift amount of the exposure wavelength of the translucent layer is substantially 180 °. 제3항에 있어서, 상기 크롬화합물이 크롬, 산소 또는 크롬, 산소, 질소 또는크롬, 산소, 탄소 또는 크롬, 산소, 질소, 탄소로 되고, 또 상기 반투명층이 단층막 또는 2층 이상의 다층막으로 된 것을 특징으로 하는 하프톤 위상쉬프트 포토마스크용 블랭크스.4. The chromium compound according to claim 3, wherein the chromium compound is chromium, oxygen or chromium, oxygen, nitrogen or chromium, oxygen, carbon or chromium, oxygen, nitrogen, carbon, and the translucent layer is a single layer film or a multilayer film of two or more layers. A blank for a halftone phase shift photomask, characterized by the above-mentioned.
KR1020000064067A 1993-04-09 2000-10-30 A half-tone phase-shift photomask and blanks for the same KR100329953B1 (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8343493A JP3312702B2 (en) 1993-04-09 1993-04-09 Phase shift photomask and blank for phase shift photomask
JP1993-83433 1993-04-09
JP8343393 1993-04-09
JP1993-83434 1993-04-09
JP1993-173042 1993-07-13
JP17304293A JP3229446B2 (en) 1993-07-13 1993-07-13 Halftone phase shift photomask and blank for halftone phase shift photomask

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019940007413A Division KR100295385B1 (en) 1993-04-09 1994-04-08 Halftone Phase Shift Photomask, Blanks for Halftone Phase Shift Photomask and Manufacturing Method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100329953B1 true KR100329953B1 (en) 2002-03-27

Family

ID=27304222

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019940007413A KR100295385B1 (en) 1993-04-09 1994-04-08 Halftone Phase Shift Photomask, Blanks for Halftone Phase Shift Photomask and Manufacturing Method thereof
KR1020000064067A KR100329953B1 (en) 1993-04-09 2000-10-30 A half-tone phase-shift photomask and blanks for the same
KR1020000064065A KR100329946B1 (en) 1993-04-09 2000-10-30 A half-tone phase-shift photomask, its blanks and a fabrication method for the same

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019940007413A KR100295385B1 (en) 1993-04-09 1994-04-08 Halftone Phase Shift Photomask, Blanks for Halftone Phase Shift Photomask and Manufacturing Method thereof

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000064065A KR100329946B1 (en) 1993-04-09 2000-10-30 A half-tone phase-shift photomask, its blanks and a fabrication method for the same

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5538816A (en)
EP (2) EP0872767B1 (en)
KR (3) KR100295385B1 (en)
DE (1) DE69421109T2 (en)

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3339649B2 (en) * 1993-07-30 2002-10-28 大日本印刷株式会社 Method for manufacturing blank for halftone phase shift photomask and method for manufacturing halftone phase shift photomask
DE4435773C2 (en) * 1993-10-08 1999-08-19 Dainippon Printing Co Ltd Absorption phase shift mask and manufacturing method therefor
DE4447646C2 (en) * 1993-10-08 1998-08-27 Dainippon Printing Co Ltd Phase shift mask used in photolithography
JP2911610B2 (en) * 1995-07-19 1999-06-23 ホーヤ株式会社 Pattern transfer method
US5897976A (en) * 1996-05-20 1999-04-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Attenuating embedded phase shift photomask blanks
US5897977A (en) * 1996-05-20 1999-04-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Attenuating embedded phase shift photomask blanks
US5667919A (en) * 1996-07-17 1997-09-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Attenuated phase shift mask and method of manufacture thereof
KR100424853B1 (en) * 1998-07-31 2004-03-27 호야 가부시키가이샤 Photomask blank, photomask, methods of manufacturing the same, and method of forming micropattern
JP2000138201A (en) * 1998-10-29 2000-05-16 Ulvac Seimaku Kk Method and system for dry etching of half-tone phase shifted film, half-tone phase shifted photomask and manufacture thereof, and semiconductor circuit and manufacture thereof
US6153497A (en) * 1999-03-30 2000-11-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Method for determining a cause for defects in a film deposited on a wafer
JP2001083687A (en) 1999-09-09 2001-03-30 Dainippon Printing Co Ltd Halftone phase shift photomask and blank for halftone phase shift photomask for producing same
US6235435B1 (en) 1999-09-14 2001-05-22 International Business Machines Corporation Dichroic photo mask and methods for making and inspecting same
JP4328922B2 (en) 1999-09-21 2009-09-09 信越化学工業株式会社 Phase shift photomask
TW480367B (en) * 2000-02-16 2002-03-21 Shinetsu Chemical Co Photomask blank, photomask and method of manufacture
JP2001305713A (en) 2000-04-25 2001-11-02 Shin Etsu Chem Co Ltd Blanks for photomask and photomask
TW541605B (en) * 2000-07-07 2003-07-11 Hitachi Ltd Fabrication method of semiconductor integrated circuit device
WO2002044437A2 (en) * 2000-11-02 2002-06-06 Composite Tool Company, Inc. High strength alloys and methods for making same
US6653027B2 (en) * 2001-02-26 2003-11-25 International Business Machines Corporation Attenuated embedded phase shift photomask blanks
US6635393B2 (en) * 2001-03-23 2003-10-21 Numerical Technologies, Inc. Blank for alternating PSM photomask with charge dissipation layer
US20030003374A1 (en) * 2001-06-15 2003-01-02 Applied Materials, Inc. Etch process for photolithographic reticle manufacturing with improved etch bias
WO2003021659A1 (en) 2001-09-04 2003-03-13 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for etching metal layers on substrates
JP2003231962A (en) * 2002-02-13 2003-08-19 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Process for manufacturing metal, alloy or ceramic molded product with highly hard surface
JP4158885B2 (en) * 2002-04-22 2008-10-01 Hoya株式会社 Photomask blank manufacturing method
US7011910B2 (en) * 2002-04-26 2006-03-14 Hoya Corporation Halftone-type phase-shift mask blank, and halftone-type phase-shift mask
US6855463B2 (en) * 2002-08-27 2005-02-15 Photronics, Inc. Photomask having an intermediate inspection film layer
WO2004086143A2 (en) * 2003-03-21 2004-10-07 Applied Materials, Inc. Multi-step process for etching photomasks
US7077973B2 (en) * 2003-04-18 2006-07-18 Applied Materials, Inc. Methods for substrate orientation
US7521000B2 (en) * 2003-08-28 2009-04-21 Applied Materials, Inc. Process for etching photomasks
TW200513812A (en) * 2003-09-05 2005-04-16 Schott Ag Attenuating phase shift mask blank and photomask
JP4525893B2 (en) * 2003-10-24 2010-08-18 信越化学工業株式会社 Phase shift mask blank, phase shift mask and pattern transfer method
US7556892B2 (en) * 2004-03-31 2009-07-07 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Halftone phase shift mask blank, halftone phase shift mask, and pattern transfer method
EP2657768B1 (en) * 2004-06-16 2020-08-05 Hoya Corporation Photomask blank and photomask
US7704646B2 (en) * 2004-11-08 2010-04-27 Lg Innotek Co., Ltd. Half tone mask and method for fabricating the same
KR100745065B1 (en) * 2004-12-27 2007-08-01 주식회사 하이닉스반도체 Method for removing a growth particle on Phase Shift Mask
US7829243B2 (en) * 2005-01-27 2010-11-09 Applied Materials, Inc. Method for plasma etching a chromium layer suitable for photomask fabrication
TWI395053B (en) * 2005-02-28 2013-05-01 Hoya Corp Gray level mask, and gray level mask blank
JP4516560B2 (en) * 2005-12-26 2010-08-04 Hoya株式会社 Mask blank and photomask
KR101082715B1 (en) * 2005-12-26 2011-11-15 호야 가부시키가이샤 Mask blank and photomask
KR100944846B1 (en) * 2006-10-30 2010-03-04 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Mask etch process
JP5348866B2 (en) * 2007-09-14 2013-11-20 Hoya株式会社 Mask manufacturing method
US20100294651A1 (en) * 2007-10-12 2010-11-25 Ulvac Coating Corporation Process for producing gray tone mask
KR100940271B1 (en) * 2008-04-07 2010-02-04 주식회사 하이닉스반도체 Method of fabricating halftone phase shift mask
JP5588633B2 (en) * 2009-06-30 2014-09-10 アルバック成膜株式会社 Phase shift mask manufacturing method, flat panel display manufacturing method, and phase shift mask
KR20130067332A (en) * 2011-11-16 2013-06-24 삼성디스플레이 주식회사 Mask for photolithography and manufacturing method of substrate using the mask
JP6324756B2 (en) * 2013-03-19 2018-05-16 Hoya株式会社 Phase shift mask blank and method for manufacturing the same, method for manufacturing phase shift mask, and method for manufacturing display device
TWI613509B (en) * 2013-04-17 2018-02-01 阿爾貝克成膜股份有限公司 Manufacturing method of phase shift mask, phase shift mask, and manufacturing device of phase shift mask
KR102349244B1 (en) 2014-12-10 2022-01-10 삼성디스플레이 주식회사 Phase shift mask, method of manufacturing thereof and method of forming micro pattern
US9773513B2 (en) 2015-06-18 2017-09-26 International Business Machines Corporation Hardening chromium oxide films in a magnetic tape head and other structures
JP6815731B2 (en) * 2016-01-27 2021-01-20 アルバック成膜株式会社 Phase shift mask blank and phase shift mask
JP6812236B2 (en) * 2016-12-27 2021-01-13 Hoya株式会社 A phase shift mask blank, a method for manufacturing a phase shift mask using the blank, and a method for manufacturing a display device.
JP6819546B2 (en) * 2017-11-13 2021-01-27 信越化学工業株式会社 Photomask blank and photomask manufacturing method
JP6547019B1 (en) 2018-02-22 2019-07-17 Hoya株式会社 Mask blank, phase shift mask and method of manufacturing semiconductor device
JP7356857B2 (en) * 2019-09-30 2023-10-05 アルバック成膜株式会社 Mask blanks and photomasks

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3170637D1 (en) * 1980-12-22 1985-06-27 Dainippon Printing Co Ltd Photomask and photomask blank
JPS61272746A (en) * 1985-05-28 1986-12-03 Asahi Glass Co Ltd Photomask blank and photomask
US5230971A (en) * 1991-08-08 1993-07-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Photomask blank and process for making a photomask blank using gradual compositional transition between strata
US5286581A (en) * 1991-08-19 1994-02-15 Motorola, Inc. Phase-shift mask and method for making
TW505829B (en) * 1992-11-16 2002-10-11 Dupont Photomasks Inc A transmissive embedded phase shifter-photomask blank

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN (1992. AUG. PP440-441; Si-N Attenuated Phase Shift Layer for Phase Shift Mask Application) *

Also Published As

Publication number Publication date
US5538816A (en) 1996-07-23
EP0872767A2 (en) 1998-10-21
EP0620497B1 (en) 1999-10-13
EP0872767A3 (en) 1999-03-17
DE69421109D1 (en) 1999-11-18
EP0620497A2 (en) 1994-10-19
EP0872767B1 (en) 2012-05-23
KR100329946B1 (en) 2002-03-22
EP0620497A3 (en) 1996-07-31
KR100295385B1 (en) 2001-09-17
DE69421109T2 (en) 2000-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100329953B1 (en) A half-tone phase-shift photomask and blanks for the same
JP3262302B2 (en) Phase shift photomask, blank for phase shift photomask, and method of manufacturing the same
CN104635415B (en) Half-tone phase shift photomask blank, half-tone phase shift photomask and pattern exposure method
JP5054766B2 (en) Photomask blank and photomask
KR101586344B1 (en) Photomask blank, photomask and fabrication method thereof
KR100242364B1 (en) Photo mask and fabrication process therefor
KR0130740B1 (en) Phase shift mask and manufacturing method thereof and exposure method using phase shift mask
US7351505B2 (en) Phase shift mask blank, phase shift mask, and pattern transfer method
KR101207724B1 (en) Photomask blank, photomask and fabrication method thereof
TW200400416A (en) Halftone type phase shift mask blank and halftone type phase shift mask
TW201024912A (en) Phase shift mask blank, phase shift mask, and method for manufacturing phase shift mask blank
WO2009123167A1 (en) Photomask blank and method for manufacturing the same
WO2009123166A1 (en) Photomask blank and method for manufacturing the same
US20110244378A1 (en) Device and method for providing wavelength reduction with a photomask
US5380608A (en) Phase shift photomask comprising a layer of aluminum oxide with magnesium oxide
US8709683B2 (en) Photomask blank, photomask blank manufacturing method, and photomask manufacturing method
TWI778231B (en) Mask substrate, phase shift mask, and manufacturing method of semiconductor device
US7264908B2 (en) Photo mask blank and photo mask
US6764792B1 (en) Halftone phase shift photomask and blanks for halftone phase shift photomask for producing it
JP3229446B2 (en) Halftone phase shift photomask and blank for halftone phase shift photomask
JPH06308713A (en) Phase shift photomask and blank for phase shift photomask
JP3351892B2 (en) Halftone phase shift photomask and blank for halftone phase shift photomask
JPH08272074A (en) Halftone phase shift photomask and blank for halftone phase shift photomask
KR100249726B1 (en) Phase shift photo mask
CN116500853A (en) Mask blank, transfer mask, method for manufacturing transfer mask, and method for manufacturing display device

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121231

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140203

Year of fee payment: 13

EXPY Expiration of term